Projektbeschreibung
Bahnbrechender Ansatz zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei der Stahlproduktion
Die drastische Reduzierung von CO2-Emissionen ist die größte Herausforderung unserer Zeit. Stahl wird hauptsächlich aus Oxidmineralien in Hochöfen hergestellt, wobei der Kohlenstoff teilweise durch Sauerstoff in Konvertern entfernt wird. Bei diesem Prozess entstehen 2,1 Tonnen CO2 pro Tonne Stahl, und damit ist die Stahlherstellung vielleicht der größte Verursacher von Treibhausgasemissionen auf unserem Planeten. Das EU-finanzierte Projekt ROC zielt auf die Einführung grundlegender wissenschaftlicher Änderungen des Prozesses ab, um die CO2-Emissionen drastisch um mindestens 80 % zu senken. Der bahnbrechende Ansatz des Projekts besteht darin, Kohlenstoff durch Wasserstoff als Reduktionsmittel zu ersetzen und die verschiedenen Prozessstufen in einem einzigen Oxidschmelz- und Wasserstoff-basierten Reduktionsprozess unter Verwendung von Ökostrom zusammenzuführen. Mit anderen Worten: Ein elektrischer Lichtbogenofen, der mit Wasserstoff betrieben wird und ein Reduktionsplasma enthält.
Ziel
With 1.8 billion tons produced per year, steel is the dominant metallic material. It can be recycled by melting scrap, a resource satisfying at most 30% of the demand. Hence, fresh steel must be produced in huge amounts, from oxide minerals reduced by CO in blast furnaces, followed by partial removal of C by O2 in converters. These two processes create ~2.1 tons CO2 per ton of steel, qualifying steelmaking as the largest single greenhouse gas emitter on earth (~8% of all emissions). ROC tackles the fundamental science needed to drastically cut these staggering CO2 numbers, by up to 80% and beyond. This is the biggest single leverage we have to fight global warming. The disruptive approach of ROC lies in (1) using H instead of C as reductant and (2) merging the multiple steps explained above into a single melting plus reduction process which can run with green electricity, namely, an electric arc furnace operated with a H-containing reducing plasma. ROC’s approach is feasible as it can be upscaled by modifying existing furnace technology. The motivation is that solid Fe from other synthesis methods such as direct reduction must anyway be melted after reduction. Project ROC also addresses hybrid processes, where partially reduced oxides from direct reduction are fed into a reducing plasma, for high energy and H2 efficiency at fast kinetics and high metallization. Project ROC explores the physical and chemical foundations of these processes, down to atomistic scales, with a blend of instrumented laboratory furnaces, characterization, simulation and machine learning. Specific topics are the elementary nucleation, transport and transformation mechanisms, mixed scrap and ore charging, influence of contaminants from feedstock, plasma parameters, C-free electrodes, slag metallurgy and the role of nanostructure. Drastic reduction of CO2 is the biggest challenge of our time and project ROC explores how steelmaking can contribute to it by cutting its emissions by 80% and more.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2021-ADG
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