Die Stahlbranche steckt in einer Zwickmühle: Mit fast 10 % der globalen CO2-Emissionen ist sie einer der größten Verursacher von Treibhausgasen. Zugleich steigt weltweit die Nachfrage nach Stahl, besonders in aufstrebenden Wirtschaftsnationen, die ihre Infrastruktur weiter ausbauen. Im Rahmen des europäischen Green Deals hat die EU das Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu werden. Diese Vorgabe erfordert erhebliche Anpassungen in der Stahlindustrie. Der Weg zu einer klimafreundlicheren Produktion führt über den sogenannten „grünen Stahl“, dessen Herstellung die Emissionen drastisch reduzieren soll. Doch wie können die damit verbundenen Herausforderungen gemeistert werden?
Unter „grünem Stahl“ versteht man eine Produktionsweise, bei der die CO2-Emissionen im Vergleich zur konventionellen Stahlerzeugung erheblich verringert werden. Während bei der konventionellen Herstellung von einer Tonne Stahl bis zu zehn Tonnen CO2 freigesetzt werden, soll diese Menge künftig auf eine Tonne CO2 pro Tonne Stahl reduziert werden. Eine vollständig CO2-freie Stahlproduktion ist momentan noch nicht möglich, aber durch verschiedene technologische Ansätze lässt sich die Umweltbilanz der Stahlindustrie signifikant verbessern.
Die Umstellung auf eine klimafreundlichere Produktion erfolgt durch mehrere Ansätze. Besonders wichtig sind hier das Recycling von Schrott und der verstärkte Einsatz von Elektrolichtbogenöfen (EAF), die konventionelle Hochöfen nach und nach ersetzen. Dabei spielt auch der Einsatz erneuerbarer Energien wie Wind- und Solarstrom eine zentrale Rolle. Diese Technologien bieten enorme Potenziale zur Senkung des Energieverbrauchs und der Emissionen.
Das Recycling von metallischen Abfällen ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft. Stahl kann zu einem sehr hohen Anteil eingeschmolzen und wiederverwertet werden, was nicht nur Ressourcen schont, sondern auch die Emissionen reduziert. Allerdings schwankt die Qualität von Recyclingstahl, und die Verfügbarkeit von recycelbarem Material ist begrenzt. Daher wird es auch künftig notwendig sein, einen Teil des Stahlbedarfs aus Eisenerz zu decken.
Vermehrter Einsatz von Elektrolichtbogenöfen
Elektrolichtbogenöfen (EAF) bieten eine umweltfreundlichere Alternative zum klassischen Hochofen. Durch den Einsatz von Strom – idealerweise aus erneuerbaren Quellen – anstelle von Kohle kann der CO2-Ausstoß erheblich gesenkt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Öfen besonders gut für das Recycling von metallischen Abfällen geeignet sind. Jedoch müssen Lichtbogenöfen größer und leistungsfähiger werden, um die Produktionsmengen der herkömmlichen Hochöfen zu erreichen. Der Weg dahin ist technisch anspruchsvoll und erfordert Fortschritte in der Ofentechnologie, um höhere Temperaturen und kürzere Produktionszeiten zu realisieren.
Größere Öfen und unterschiedliche Rohstoffe bringen neue technische Herausforderungen mit sich. Zum einen erfordert das höhere Gewicht größere und robustere Anlagen, zum anderen müssen schwankende Füllstände und Rohstoffqualitäten präzise überwacht und gesteuert werden, um eine konstante Produktionsqualität zu gewährleisten. Ein stabiler und effizienter Produktionsprozess hängt stark von der genauen Steuerung des Ofenfüllstands ab. Ein zu großer flüssiger Rohstahlsumpf wie auch zu geringe Füllstände im Ofen führen dazu, dass die geplanten anspruchsvollen Produktionsmengen nicht erreicht werden können. Hier kommen moderne Mess- und Kontrollsysteme zum Einsatz, die eine exakte Überwachung des Ofengewichts ermöglichen. Diese Technologie spielt eine zentrale Rolle, um den Betrieb zu optimieren und Materialverschwendung zu vermeiden.
Ein Problem beim Einsatz von metallischen Abfällen ist deren schwankende Reinheit. Schrott kann verschiedene Verunreinigungen enthalten, die sich negativ auf die Eigenschaften des neu erschmolzenen Endprodukts auswirken. Deshalb sind strenge Qualitätskontrollen notwendig, um sicherzustellen, dass der recycelte Stahl den gleichen Standards entspricht wie Stahl aus Eisenerz. Moderne Veredelungstechniken können dazu beitragen, die Produktqualität zu verbessern und Schwankungen auszugleichen.
Fortschritte in der Wägetechnologie mit integriertem Condition Monitoring
Elektrolichtbogenöfen sind zunehmend mit präzisen Wägezellen ausgestattet, die eine kontinuierliche Überwachung des Ofengewichts ermöglichen. Diese Systeme sind entscheidend, um die Effizienz zu steigern und den Energieeinsatz zu optimieren. Innovative Condition-Monitoring-Funktionen der Wägetechnologie erlauben es zusätzlich, die Betriebsbedingungen in Echtzeit zu analysieren und Anpassungen vorzunehmen, bevor es zu teuren Produktionsausfällen oder Ineffizienzen kommt. Durch diese Überwachungstechniken wird der Einsatz von Energie effizienter und der CO2-Ausstoß weiter reduziert.
Neben dem Recycling von metallischen Abfällen bieten auch veredelte Rohstoffe wie Direct Reduced Iron (DRI) und Hot Briquetted Iron (HBI) Potenzial für die grüne Stahlproduktion. Diese Materialien, die aus Eisenerz gewonnen werden, sind von gleichbleibend hoher Qualität und können so die Qualitätsschwankungen beim Recyclingstahl ausgleichen. Besonders vielversprechend ist dabei die Möglichkeit, Erdgas, das bisher für die Herstellung von DRI verwendet wird, durch grünen Wasserstoff zu ersetzen. Dadurch können die Emissionen in der Stahlproduktion weiter gesenkt werden, denn die Herstellung der veredelten Rohstoffe ist energieintensiv.
Fazit: Grüner Stahl ist auf dem Vormarsch
Die Nachfrage nach grünem Stahl wächst. Politische Rahmenbedingungen wie Subventionen und Anreize zur CO2-Reduktion fördern den Wandel hin zu umweltfreundlicheren Produktionsmethoden. Technisch gesehen steht die Branche vor einer Evolution, bei der bewährte Verfahren wie der Einsatz von Elektrolichtbogenöfen weiterentwickelt werden müssen.
Unternehmen wie Qlar haben viel Erfahrung mit diesen Technologien. Die bewährten und zuverlässigen Systeme werden kontinuierlich weiterentwickelt, um den gestiegenen Prozessanforderungen und der erhöhten Nachfrage nach grünem Stahl gerecht zu werden. Die Stahlproduzenten beginnen bereits damit, ihre Werke umzurüsten, um von den ökologischen und ökonomischen Vorteilen der grünen Stahlproduktion zu profitieren. Trotz einiger technischer Hürden liegt der Weg zu einer klimafreundlichen Stahlproduktion klar vor uns.
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