Das Projekt „BeWiSer“ der Fraunhofer UMSICHT erforscht das Potenzial von biogenen Roh- und Reststoffen in der Stahlproduktion. Das Ziel ist es, fossile Kohlenstoff- und Energieträger durch biogene Abfälle zu ersetzen und somit die Restemissionen in einem wasserstoffbasierten Stahlwerksprozess weiter zu reduzieren. Ein Schwerpunkt liegt auf der Produktion und Verwendung von Biokohle anstelle von fossilen Koksen sowie der Nutzung der Koppelprodukte aus der Biokohle-Erzeugung, insbesondere Wasserstoff.
Forschungsprojekte zeigen: CO2-Emissionen in der Stahlproduktion drastisch reduzierbar
Die direkte Reduktion ist ein vielversprechendes Verfahren zur Umstellung der Stahlproduktion auf eine CO2-arme Variante. Die Salzgitter AG arbeitet seit sechs Jahren mit den Fraunhofer-Instituten IKTS, ISI und UMSICHT zusammen, um eine CO2-arme Produktion von Rohstahl durch grünen Wasserstoff zu ermöglichen. In den Forschungsprojekten MACOR und BeWiSe wurde bereits nachgewiesen, dass mit diesem Ansatz die CO2-Emissionen um mindestens 95 % reduziert werden können. Weitere Maßnahmen könnten eine CO2-freie Stahlproduktion ermöglichen, wenn sie in den Prozess integriert werden.
Die Salzgitter AG plant im Rahmen des SALCOS-Vorhabens eine vollständige Umstellung ihrer Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff. Diese innovative Technologie ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der CO2-Emissionen im Vergleich zur herkömmlichen Produktion über Hochöfen. Bereits jetzt hat die bauliche Transformation begonnen, und bis zum Jahr 2026 wird ein Drittel der Stahlproduktionskapazität auf das CO2-arme Verfahren umgestellt sein. Das langfristige Ziel besteht darin, bis zum Jahr 2033 die gesamte Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren umzustellen und somit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.
Im Juli 2023 startete das BMBF-Projekt BeWiSer, das darauf abzielt, die geplante SALCOS-Verfahrensroute zur Stahlproduktion weiter zu optimieren. Hierbei steht die gesamte Prozesskette der Stahlproduktion im Fokus, um Ressourcen- und Energieeffizienz zu maximieren. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der wissenschaftlichen Begleitung der bereits begonnenen baulichen Transformation der Stahlproduktion bei der Salzgitter AG. Das Projekt soll dazu beitragen, die Stahlproduktion nachhaltiger und umweltfreundlicher zu gestalten.
Im Rahmen des Projekts BeWiSer wird untersucht, wie biogene Stoffe als Alternative zu fossilen Brennstoffen in der Stahlproduktion genutzt werden können, um den Kohlenstoffgehalt im Stahl einzustellen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem effizienten Einsatz von Wasser, da in der Produktion von grünem Stahl große Mengen an Wasser für die Elektrolyse benötigt werden. Ziel ist es, die CO2-Emissionen zu senken und die Ressourceneffizienz zu verbessern.
Um den Ressourcenverbrauch in der Produktion von grünem Stahl zu minimieren, wird das bei der Eisenerzreduktion mit Wasserstoff gebildete Wasser aufbereitet und erneut genutzt. Gleichzeitig werden die eisenhaltigen Stäube, die bei der Verarbeitung anfallen, im Prozess wiederverwertet. Auf diese Weise wird die Ressourceneffizienz optimiert und ein nachhaltiger Produktionsprozess für grünen Stahl geschaffen.
Das Projekt BeWiSer hat bereits wichtige Ergebnisse bei der Reduzierung der industriellen CO2-Emissionen durch anwendungsorientierte Forschung geliefert. Die Zusammenarbeit im Konsortium hat einzigartige Kompetenzen aufgebaut und wissenschaftliche Grundlagen für einen optimierten Betrieb der verbundenen Prozessschritte geschaffen. Die Umstellung der Rohstahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren während des laufenden Hüttenwerksbetriebs stellt eine große Herausforderung dar, die nur durch enge Zusammenarbeit mit den Forschungsinstituten bewältigt werden kann.
Das Projekt „BeWiSer“ bietet eine vielversprechende Perspektive für die Transformation der Stahlproduktion hin zu einer CO2-armen und möglicherweise CO2-freien Produktion. Durch die Nutzung biogener Roh- und Reststoffe sowie den effizienten Einsatz von Wasser können die CO2-Emissionen drastisch reduziert und die Ressourceneffizienz erhöht werden. Die Ergebnisse der anwendungsorientierten Forschung werden wichtige Beiträge für die Stahlindustrie liefern und den Weg zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Stahlproduktion ebnen.
