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Development of a Low CO2 Iron and Steelmaking Integrated Process Route for a Sustainable European Steel Industry

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Revolutionäre Technologie zur Herstellung von Eisen mit geringem CO2-Fußabdruck

Die CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) ist eine Option, um die Eisenherstellung umweltfreundlicher zu gestalten. Ein EU-finanziertes Projekt entwickelte ein revolutionäres Verfahren zur Herstellung von Eisen, bei dem ohne den Einsatz von CCS-Technologie 50 % weniger CO2 ausgestoßen wird.

INDUSTRIELLE TECHNOLOGIEN

KLIMAWANDEL UND UMWELT

© De Zhao jian kang, Shutterstock
Die europäische Stahl- und Eisenindustrie verursacht jährlich etwa 160 Millionen Tonnen CO2 und ist für 8 % aller Emissionen verantwortlich, die durch das Emissionshandelssystem erfasst werden. Dieser relativ hohe Anteil spiegelt die emissionsintensive Natur der Eisen- und Stahlherstellung wider und ist vor allem auf das Schmelzen von Eisenerzen in Hochöfen zur Herstellung von Stahlschmelze zurückzuführen. Genauer gesagt wird in den Hochöfen Kokskohle sowohl als Reduktionsmittel als auch als Wärmequelle verwendet, um rund 70 % des derzeit verfügbaren Primärstahls herzustellen. HIsarna: Maßgebend für eine CO2-arme Wirtschaft und Kreislaufwirtschaft HIsarna ist eine der vielversprechendsten jüngsten Entwicklungen zur Verringerung der CO2-Emissionen der Stahlindustrie. Bislang hat HIsarna allein gezeigt, dass es den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen um mindestens 20 % senken kann. In Kombination mit der CO2-Abscheidung und -Speicherung können die bei der Stahlherstellung erzeugten CO2-Emissionen weiter gesenkt werden. Das Verfahren besteht aus einem Reaktor, in den von oben Eisenerz zugeführt wird. Das Erz wird in einem Hochtemperaturzyklon verflüssigt und sickert auf den Boden des Reaktors. Beim Einblasen von Kohlenstaub in den Reaktor verbindet sich dieser mit dem geschmolzenen Erz zu flüssigem heißen Metall und konzentriertem CO2. Die Technologie reduziert die spezifischen CO2-Emissionen und den Energieverbrauch unter anderem durch die Verwendung von Eisenerz und Kohlenstaub, wodurch die Vorverarbeitung der Rohstoffe in separaten Koks-, Sinter- oder Pelletanlagen entfällt. Darüber hinaus spielt HIsarna auch bei den zukünftigen Recyclingzielen der Kreislaufwirtschaft eine wichtige Rolle. Denn das Verfahren bietet die Möglichkeit, die Herstellung von Primärstahl mit einem Recyclinganteil von bis zu 50 % Stahlschrott zu kombinieren, was dem doppelten derzeit theoretisch möglichen Maximum eines Hochofens entspricht – auf der Oxygenstahlroute. Zudem ermöglicht es auch die Rückgewinnung von Zink aus beschichtetem Stahlschrott. Nachhaltige Herstellung von Eisen und Stahl Tata Steel hat dieses bahnbrechende Verfahren in seinem Stahlwerk in der niederländischen Stadt IJmuiden getestet. Mithilfe des EU-finanzierten Projekts LoCO2Fe konnte Tata Steel nachweisen, dass mit der HIsarna-Technologie eine Reduzierung der CO2-Emissionen um mehr als 50 % ohne CO2-Abscheidung und -Speicherung möglich ist. Die Schlüsselelemente des Verfahrens waren die Verwendung von Stahlschrott im HIsarna-Reaktor und der Ersatz eines Teils der Kohle durch nachhaltige Biomasse. „Die Ergebnisse zeigten, dass bis zu 53 % des im Rahmen des Verfahrens zugeführten Materials aus Stahlschrott bestehen können, wodurch der Rohstoffbedarf im Vergleich zum Hochofenverfahren reduziert wird. Des Weiteren wurden mehr als 40 % des Aktivkohlegranulats durch nachhaltige Biomasse ersetzt“, sagt Projektmanager Johan van Boggelen. Da die HIsarna-Anlage hochkonzentriertes CO2 produziert, ist sie ideal für die CO2-Abscheidung und -Speicherung geeignet, was ein kostspieliges Gastrennungsverfahren überflüssig werden lässt. Die Kombination von HIsarna mit CCS-Lösungen könnte bei der Herstellung von Eisen und Stahl zu einer CO2-Einsparung von insgesamt mindestens 80 % führen. Theoretisch sollte ebenfalls die emissionsfreie Herstellung von Eisen möglich sein. „Durch LoCO2Fe hat die HIsarna-Technologie einen großen Schritt nach vorne gemacht und sich zu einem Verfahren zur Herstellung von Eisen entwickelt, das mit der europäischen Agenda für den Klimawandel übereinstimmt. LoCO2Fe hat gezeigt, dass eine Technologie zur Herstellung von Eisen mit erheblich reduziertem Emissionsausstoß möglich ist“, schließt van Boggelen.

Schlüsselbegriffe

LoCO2Fe, CO2, HIsarna, CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS), Eisenherstellung, Stahlherstellung, Tata Steel, Kreislaufwirtschaft

Projektinformationen

ID Finanzhilfevereinbarung: 654013

Status

Abgeschlossenes Projekt

  • Startdatum

    1 Mai 2015

  • Enddatum

    31 Oktober 2018

Finanziert unter:

H2020-EU.2.1.5.3.

  • Gesamtbudget:

    € 14 836 830

  • EU-Beitrag

    € 7 418 415,02

Koordiniert durch:

TATA STEEL NEDERLAND TECHNOLOGY BV