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Zeitfragen | Beitrag vom 20.08.2019

Wasserstoff statt KohleDie Stahlindustrie versucht, klimafreundlicher zu werden

Von Klaus Martin Höfer

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Ein Hochöfner bei der Arbeit - mit Schutzanzug inmitten von glühendem Stahl. (picture alliance / dpa / Rolf Vennenbernd)
Bei der Stahlproduktion wird eine Menge klimaschädliches Kohlendioxid ausgestoßen. (picture alliance / dpa / Rolf Vennenbernd)

Die Produktion von Stahl ist Gift fürs Klima. Die Hersteller tüfteln an neuen Verfahren, um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren. Doch das ist kompliziert.

Hochofen Nummer Neun im Duisburger Stahlwerk von Thyssenkrupp. Ein Stahlarbeiter bohrt mit einer großen Maschine ein Loch, und eine neue Charge Roheisen fließt in Eisenbahnwaggons, die eine Etage tiefer stehen – das Metall wird später zu Stahl veredelt. Wenige Meter über der Öffnung des Hochofens verlaufen Rohrleitungen, durch die Kohlenstoff ins Innere geblasen wird. So entsteht das gewünschte Roheisen, aber auch eine Menge klimaschädliches Kohlendioxid.

Stahlindustrie startet Klimaoffensive

Mehr als 55 Millionen Tonnen produziert die Stahlindustrie nach Angaben des Umweltbundesamtes im Jahr. Das sind fast sieben Prozent der gesamten CO2-Menge, die jährlich in Deutschland entstehen. Die Industrie wolle klimafreundlicher werden, sagt Jens Reichel, Leiter der Anlagenentwicklung bei Thyssenkrupp.

Geplant ist es, die Hochöfen umzubauen, damit die Produktion mit Wasserstoff ablaufen kann. "Das wird ab Oktober 2019 stattfinden", so Reichel. Ein Jahr lang wolle der Konzern Erfahrungen sammeln. In zwei Jahren, so das Ziel, soll dann ein Hochofen in Betrieb gehen, der vollständig mit Wasserstoff funktioniert.

Die Idee dahinter: Wird Wasserstoff in den Hochofen geblasen, entsteht bei der Produktion des Roheisens kein Kohlendioxid, sondern Wasserdampf. Beim derzeitigen Verfahren lässt sich die Produktion des klimaschädlichen Gases nicht vermeiden. Denn um Eisen zu erzeugen, müssen die Eisenerze vom Sauerstoff befreit werden. Dazu wird Koks verwendet. Der kohlenstoffhaltige Brennstoff löst den Sauerstoff und verbindet sich im Hochofen zu Kohlendioxid, das in der Umwelt landet.

Erdgas - eine Alternative?

Beim Einsatz von Wasserstoff entsteht das Treibhausgas dagegen nicht. Allerdings entsteht kein flüssiges Roheisen, sondern poröses, das anders als bisher weiterverarbeitet werden muss. Im Labor funktioniere das bereits, sagt Reichel. In der Praxis aber müsse sich das Verfahren erst noch bewähren: "Die Herausforderungen liegen im Wesentlichen darin begründet, dass man in den heutigen Prozessen den Kohlenstoff chemisch zu vielen Zwecken nutzt, nicht nur zur Sauerstoff-Oxidation." Das Herstellungsverfahren müsse deshalb an vielen Stellen verändert werden. Bis 2050 will Thyssenkrupp ein klimaneutraler Konzern sein – ein überaus ambitioniertes Ziel.

Auch andere Stahlkonzerne suchen nach klimafreundlicheren Produktionsmethoden. Die Salzgitter-Werke etwa wollen ein bereits erprobtes Verfahren einsetzen. Dabei löst nicht Kohlenstoff den Sauerstoff aus den Eisenerzen, sondern Erdgas. Dies finde bereits statt, so Entwicklungsingenieur Alexander Redenius. Und zwar in Regionen, in denen Erdgas gut verfügbar sei. "Diese Technologie wollen wir jetzt für uns adaptieren." Das allein bringe schon eine sehr hohe Kohlendioxid-Ersparnis. "Die weitere Chance ergibt sich daraus, dass man das Erdgas perspektivisch durch immer höhere Anteile an Wasserstoff ersetzt."

Begehrte Rohstoffe aus Treibhausgasen

Thyssenkrupp arbeitet noch an einer weiteren Strategie: Kohlendioxid und andere Abgase aus der Stahlherstellung sollen in chemische Rohstoffe umgewandelt werden. Derzeit wird das Gasgemisch verbrannt. Um es zu nutzen müssen die so genannten Hüttengase vorbehandelt werden, sagt Markus Oles. Er leitet das "Carbon2Chem"-Projekt bei Deutschlands größtem Stahlhersteller.

"Wenn wir das Ganze einmal gereinigt haben, zerlegen wir das Gas in seine einzelnen Bestandteile. Also Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasserstoff", so Oles. In chemischen Verfahren können diese Gase zu begehrten Rohstoffen weiterverarbeitet werden – etwa dem Alkohol Methanol, der als Ausgangstoff für viele chemische Prozesse dient. Oder Ammoniak, das sich zu Dünger verarbeiten lässt.

Doch der Energiebedarf für die Umwandlung der Hüttengase ist immens. Ob die Umstellung zu einer CO2-armen Stahlerzeugung erfolgreich sein wird, hängt also nicht nur vom Erfolg der Entwicklungsingenieure in den Stahlwerken ab. Sondern auch davon, dass die zusätzliche benötigte Energie klimaneutral gewonnen wird.

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