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ArcelorMittal

Stahlherstellung soll CO2-neutral werden

Sein Hauptquartier in Kirchberg hat das Unternehmen ArcelorMittal natürlich in Stahlbauweise bauen lassen.

Luxemburg. – ArcelorMittal Europe gab kürzlich bekannt, wie es eine CO2-neutrale Stahlproduktion bis zum Jahr 2050 erreichen will. Vertreter verschiedener Unternehmen des Stahlkonzerns sprachen außerdem auf einer Online-Pressekonferenz darüber, wie die Politik nachhaltiges Bauen fördern sollte. Aus Sicht des Unternehmens ist Stahlbau umweltfreundlich, da das Material unbegrenzt recycelt werden kann.

Bisher ist nach Angaben der IG-Metall die Stahlindustrie für 30 Prozent der klimaschädlichen CO2-Emissionen in der Industrie verantwortlich. Politiker und Hersteller in Deutschland wollen das ändern: Die Produktion soll zunächst weniger CO2 und schließlich gar kein CO2 mehr ausstoßen. Um Investitionen in treibhausgasarme und -freie Technologien in der Stahlindustrie zu unterstützen, hat das Bundeskabinett kürzlich ein "Handlungskonzept Stahl" beschlossen. Es setzt darin vor allem auf sogenannten "grünen Wasserstoff", der mit Hilfe von Ökostrom gewonnen wird.

Auch der Stahlkonzern ArcelorMittal Europe hat es sich zum Ziel gesetzt, klimafreundlich zu produzieren. Bis zum Jahr 2050 will er den Stahl CO2-neutral herstellen und – quasi als Zwischenetappe – die Emissionen bis 2030 bereits um 30 % (im Vergleich zum Jahr 2018) senken. Um die klimafreundlichere Produktion von Stahl zu untersuchen, baut er derzeit bereits Demonstrationsprojekte im industriellen Maßstab in Belgien und Frankreich. Und am Kraftwerkstandort Mittelsbüren soll bald eine Elektrolyse-Anlage das Stahlwerk von ArcelorMittal mit grünem Wasserstoff versorgen. Eine entsprechende Absichtserklärung haben kürzlich das Energieunternehmen EWE, dessen Tochter swb und ArcelorMittal unterzeichnet.

Konkret will ArcelorMittal Europe herausfinden, wie Smart-Carbon-Technologien und direktreduziertes Eisen (Direct Reduced Iron, DRI) genutzt werden können. Beide Wege hätten das Potenzial, bis 2050 CO2-neutralen Stahl zu liefern, meint das Unternehmen. Smart Carbon könne aber früher Ergebnisse erzielen.

Smart Carbon nutze alle sauberen Energien – zirkulären Kohlenstoff, saubere Elektrizität sowie Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) – in der hochtemperaturgesteuerten Reduktionsumgebung der Eisenherstellung, erläutert ArcelorMittal Europe die Verfahren. In seiner ersten Phase werde Smart Carbon vorrangig zirkulären Kohlenstoff einsetzen. Der zweite Weg, CO2-neutralen Stahl mittels direktreduziertem Eisen zu erzeugen, bedeute, dass – statt mehrheitlich Erdgas – Wasserstoff als wichtigstes Reduktionsmittel in der Eisenerzeugung verwendet würde. ArcelorMittal Europe werde in beide Wege investieren und hoffe, dass sich eine groß angelegte, bezahlbare erneuerbare Energie finden werde, die für die wasserstoffbasierte Stahlerzeugung erforderlich sei.

Um Stahl zu produzieren werden jedoch große Mengen an Wasserstoff benötigt, so Dirk Francis, Vorstandsmitglied Technik Primary, ArcelorMittal Bremen. "Wir hoffen sehr, dass die notwendige Wasserstoff-Infrastruktur zügig entwickelt werden kann, damit wir ausreichende Mengen einsetzen können. Außerdem benötigen wir wettbewerbsfähige Preise für Wasserstoff. Die aktuellen Kosten für Wasserstoff sind viel zu hoch und machen eine H2-basierte Stahlproduktion noch nicht möglich."

Wasserstoff soll für Erzeuger und Anwender aber künftig wirtschaftlicher werden. Das will das Bundesministerium für Wirtschaft und Industrie im Rahmen einer "Nationalen Wasserstoffstrategie" erreichen. Bis 2030 sollen bis zu 5 Gigawatt an Elektrolyseleistung zur Herstellung von Wasserstoff aufgebaut werden und die Infrastruktur weiterentwickelt werden, um diesen zu transportieren und zu verteilen.

Auch andere Stahlhersteller planen, Wasserstoff zu nutzen, um ihren CO2-Ausstoß zu senken. thyssenkrupp Steel Europe will dafür mit RWE zusammenarbeiten. Am Kraftwerkstandort in Lingen plant RWE den Bau von Elektrolysekapazitäten, um grünen Wasserstoff für die Roheisenerzeugung von thyssenkrupp Steel Europe bereitzustellen. Ein 100-Megawatt-Elektrolyseur könnte pro Stunde 1,7 Tonnen gasförmigen Wasserstoffs erzeugen, heißt es in einer Pressemitteilung. Das entspreche in etwa 70 Prozent des Bedarfs des Hochofens, der beim Duisburger Stahlersteller für den Einsatz von Wasserstoff vorgesehen ist. Damit stünden rechnerisch rund 50 000 Tonnen klimaneutraler Stahl zu Verfügung. Bis 2022 soll die Umstellung des Aggregats umgesetzt werden.

Und die Salzgitter AG möchte am Tiefwasserhafen Wilhelmshaven eine Eisenerz-Direktreduktionsanlage mit vorgeschalteter Wasserstoff-Elektrolyse errichten. Das Unternehmen hat dazu eine Machbarkeitsstudie mit dem Land Niedersachsen, der Stadt Wilhelmshaven und den Industriepartnern Rhenus und Uniper vereinbart.

Die finanziellen Kosten einer CO2-neutralen Stahlerzeugung sind allerdings sehr hoch. Damit europäische Hersteller trotzdem mit solchen aus anderen Ländern, wie China, konkurrieren können, forderte Geert Van Poelvoorde, CEO ArcelorMittal Europe – Flat Products, die Politik daher auf, ein Umfeld zu schaffen, in dem CO2-neutraler Stahl wettbewerbsfähiger ist, als solcher, der nicht CO2-neutral ist. Unter anderem solle ein CO2-Grenzausgleich in der Europäischen Union sicherstellen, dass in der EU produzierte Stahltonnen und importiere Stahltonnen die gleichen CO2-Kosten hätten, schlägt das Unternehmen vor. Tatsächlich beinhaltet auch das "Handlungskonzept Stahl" der Bundesregierung einen solchen "Klimazoll". Dieser würde dann greifen, wenn CO2-intensive Produkte aus Regionen ohne vergleichbare Klimaschutz-Vorgaben in die EU importiert würden. Allerdings, so die Einschränkung im Konzept des Kabinetts, müsse dieser Grenzausgleich den Regeln der Welthandelsorganisation WTO entsprechen. Das "Handlungskonzept Stahl" sieht darüber hinaus vor, den deutschen Herstellern zu helfen, indem eigentlich kostenpflichtige Emissionsrechte kostenfrei zugeteilt werden und indem CO2-bedingte Erhöhungen beim Strompreis für die Industrie kompensiert werden.

Um Klimaschutz und Forderungen an die Politik ging es kürzlich auch auf einer Pressekonferenz mit Vertretern verschiedener Unternehmen von ArcelorMittal und externen Experten. Vor allem die Recyclingfähigkeit von Stahl hoben die Teilnehmer dabei hervor. "Die Vergabe von öffentlichen Projekten in Deutschland sollte in Zukunft nachhaltige Baustoffe und Bauweisen – wie mit Stahl – fördern", sagte Amit Sengupta, Vice President von ArcelorMittal Europe – Long Products. Es sollten vor allem Kriterien wie Umweltauswirkungen in Herstellung und Nutzung, Wiederverwendbarkeit und Recyclingfähigkeit eine Rolle spielen, meint er. Als unbegrenzt recyclingfähiges und wiederverwendbares Material biete Stahl viele Vorteile für klimagerechtes Bauen im urbanen Raum. Das Bauen sei schneller und effizienter, und es werde deutlich weniger CO2 für den Bau ausgestoßen.

"Es fallen heute sehr oft einfach aus Bequemlichkeit heraus die falschen Entscheidungen", kritisierte auch Alain Witry, Managing Director bei ArcelorMittal Commercial Long Deutschland, unter anderem die Vergaben im öffentlichen Bereich. Der Anspruch an den Standort Deutschland müsse sein, variable Infrastrukturen zu bauen, die Transformationsprozesse erlauben, so Witry. Im privaten Bereich Wohninfrastrukturen und Bürogebäude aus Beton zu bauen, sei "nicht zu Ende gedacht". Die Nachteile einer falschen Vergabe und falschen Planung würde in die Volkswirtschaft verallgemeinert und gingen zu Kosten aller.

Für Fundamente werde Beton zwar gebraucht, so Witry. Aber alles oberhalb der Fundamente müsse eigentlich aus CO2-Gründen in Stahl gebaut werden. "Wir müssen in den breiten Markt hinein", sagt er. Dafür seien Rahmenbedingungen nötig. CO2 werde sich im Markt nicht selbst regulieren. Für gewisse Projekte sollten daher CO2-Emissionen gedeckelt werden, schlägt er vor. "Wenn wir es mit dem Umweltschutz ernst nehmen, müssen wir da ran!" Andere Länder würden vormachen, dass das gehe.

Zwar brauche Stahl bei seiner Ersterzeugung einen relativ hohen Energieaufwand, sagte Prof. Klaus Bollinger von Bollinger + Grohmann Ingenieure, der als Referent auf der Pressekonferenz sprach. Daher sei es wichtig, ihn immer wieder zu recyceln. "Aber mit Stahl können wir leichte Konstruktionen bauen und hohe Spannweiten herstellen." Das bedeute Flexibilität und das trage wiederum zur Langlebigkeit bei. Auch gute Architektur trage zur Nachhaltigkeit bei: "Je interessanter die Architektur ist, je mehr wir die Gebäude lieben, umso mehr erhalten wir sie auch."

Da für die Umformung des Materials Stahl weniger Energie nötig sei als für die primäre Herstellung, sei es sinnvoll, Verwertungsmöglichkeiten auszuschöpfen, sagte die Architektin Prof. Dr. Linda Hildebrand, Juniorprofessorin für rezykliergerechtes Bauen an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen, die ebenfalls als Referentin sprach.

Ein großer Vorteil von Stahl sei zudem die Möglichkeit, ihn wiederzuverwenden. Dies geschehe bereits im großen Format: So könne man zum Beispiel bei eBay ganze Bausätze aus Stahl oder auch ganze Hallen kaufen, die wiederverwendbar seien. Sie könnten rekonstruiert und transportiert werden, um wieder aufgebaut und benutzt zu werden. Dieses Potential sollte stärker unterstützt werden, meint sie.

Neben der Wiederverwendung als ganzes Gebäude gebe es bei einzelnen Bauprojekten auch Anfragen, Stahlträger wiederzuverwenden. Bei solchen Vorhaben gebe es Lücken, die nicht nötig seien. "Es muss klar sein: Was ist das für ein Stahl, woher kommt er?", so Hildebrand. Häufig seien diese Informationen verloren gegangen. "Wir brauchen Prüfverfahren, um das zu systematisieren und zu vereinfachen", fordert sie. Dann könnte dieses Potential der Wiederverwendung von Stahl auch genutzt werden. In Deutschland seien die Hürden zudem sehr groß, wenn es um Garantie und um Gewährleistungsfragen gehe, kritisiert sie.

Nach Ansicht von Hildebrand könnte außerdem der Recyclatanteil bei der Herstellung weiter erhöht werden.

Zum Recycling von Spundwänden äußerte sich François Gaasch, Managing Director, ArcelorMittal Commercial Long Deutschland. Ein Spundwandprofil, was im Boden eingebracht werde, könne komplett wieder rückgebaut werden, sagte er. Nach dem Rückbau werden diese Bauteile nicht zerschnipselt und eingeschmolzen, sondern auf Geradheit, auf Schlossgängigkeit geprüft. Notfalls werden sie gerichtet oder geradegeschnitten und dann bei den nächsten Baustellen wieder eingesetzt.

Amit Sengupta ist Vice President von ArcelorMittal Europe – Long Products.

In Bezug auf die unbegrenzte Recy-clingfähigkeit hätten Flachstähle genau die gleichen Vorteile wie die Langprodukte, ergänzte zudem Jérôme Guth von ArcelorMittal Europe – Flat Products. "Wir bieten heute eine dritte Generation von beschichteten Blechen", erläutert er. Nach der ersten Generation (reines Zinkblech) seien Bleche binär mit Aluminium und Zink legiert worden. Dazu sei nun noch Magnesium gekommen. Dies erhöhe drastisch den Schutz vor Korrision. Die Lebensdauer verdreifache sich: Magnesium biete auch die Möglichkeit, die Zinkauflage zu reduzieren.

Höherfeste Stähle seien etwas teurer, da es mehr Legierungselemente gebe. Aber zugleich könne damit Gewicht eingespart werden. Wenn dadurch weniger Material verwendet werde, könne es daher wirtschaftlicher sein, höherfeste Materialien anzuwenden. Dass hochfest auch kostengünstig bedeute, sei im Projekt Steligence bewiesen worden (lesen Sie hierzu auch unseren Bericht "Gute Recyclingfähigkeit . . ." auf Seite 16).

Trotz der Legierung kann der Stahl recycelt werden, bestätigte Expertin Hildebrand. Dies sei weniger kritisch, als sie selber zunächst gedacht hatte. Besuche bei metallischen Aufbereitern für Stähle hätten sie davon überzeugt. Es gebe Methoden der Filterung. Problematisch seien jedoch Bleche, die mit Dämmung fest verschäumt seien.

Dr. Lars Pfeiffer, CEO von ArcelorMittal Construction Germany, wies zudem auf die Vorteile von industriellen Produktionsverfahren mit hohen Vorfertigungsgraden und Modularisierung hin. Diese könnten helfen, die Baubranche produktiver zu machen, meint er. Ein gutes Beispiel hierfür seien Sandwichelemente. Ein vorgefertigtes Element übernehme dabei wesentliche Funktionen der Gebäudehülle wie die Wärmedämmung, die Luftdichtigkeit und auch statische Erfordernisse. Ein weiteres Beispiel dafür seien Verbunddecken. Die Verbundsysteme sind Schalung und Biegebewehrung zugleich und können bis zu 3,5 Meter, teilweise sogar 4 Meter, ohne Zwischenunterstützung überspannen. Beim Recy-cling seien die Verbundbauweisen unproblematisch, betont Pfeiffer. Heutzutage könne im Rückbauverfahrungen selbst der Stahl, der im Beton als Bewehrungsstahl eingebaut ist, komplett vom Beton getrennt und recycelt werden.

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