Das europäische Konsortium unter der Koordination des Forschungsinstituts VITO NV (Belgien) entwickelt Technologien, die es ermöglichen, auch vielfältige und schwankende Rohstoffqualitäten effizient zu verarbeiten.
Die Europäische Stahlindustrie steht vor einem tiefgreifenden Wandel: Als Schlüsselbranche im Rahmen des „Clean Industrial Deal“ muss sie ihre Produktion konsequent dekarbonisieren und zugleich international wettbewerbsfähig bleiben. Als ein Partner im neu bewilligten Horizon Europe Projekt „DiversEAFy“* leistet Prof. Dr. Hauke Springer von der Universität Duisburg-Essen in den kommenden vier Jahren einen wichtigen Beitrag zu dieser Transformation. Das Ziel: die Stahlherstellung unter den Bedingungen der Kreislaufwirtschaft technologisch und wirtschaftlich zukunftsfähig zu gestalten.
Traditionell wird Stahl in der sogenannten Hochofenroute hergestellt – einem besonders CO₂-intensiven Verfahren. Künftig soll die Produktion verstärkt über Elektrolichtbogenöfen (Electric Arc Furnaces/EAF) erfolgen, die deutlich geringere Emissionen erzeugen. Die notwendige Energie kommt hier nicht über verbrannten Koks, sondern überwiegend aus elektrischem Strom. Wird dieser aus erneuerbaren Quellen erzeugt, kann Stahl nahezu klimaneutral hergestellt werden.
Meist sind die EAFs zudem kleiner, modularer und schneller hoch- und herunterfahrbar als Hochofenwerke. Das erleichtert die Anpassung an Marktbedingungen. Elektrolichtbogenöfen setzen außerdem auf Stahlschrott sowie direkt reduziertes Eisen (DRI/HBI), was klimafreundlicher ist, weil der Sauerstoff im Erz nicht wie im Hochofen mit Kohle entfernt wird, sondern mit Erdgas oder – perspektivisch – mit Wasserstoff.
Doch die Umstellung bringt neue Herausforderungen mit sich: Hochwertiger Schrott ist begrenzt verfügbar. Zudem gelangen zunehmend unterschiedlich zusammengesetzte, teils minderwertige Einsatzstoffe in den Produktionsprozess. Unerwünschte Begleitelemente können die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen. Gleichzeitig verändern sich die Eigenschaften der Nebenprodukte, insbesondere der sogenannten Schlacken, die etwa in der Zementindustrie weiterverwendet werden.
Hier setzt DiversEAFy an. Das europäische Konsortium unter der Koordination des Forschungsinstituts VITO NV (Belgien) entwickelt Technologien, die es ermöglichen, auch vielfältige und schwankende Rohstoffqualitäten effizient zu verarbeiten. Ziel ist es, sowohl die Qualität der erzeugten Stähle zu sichern als auch Nebenprodukte so aufzubereiten, dass sie sicher und marktfähig eingesetzt werden können. Damit trägt das Projekt zugleich zur Ressourcenschonung und zur Schließung industrieller Stoffkreisläufe bei.
An der Universität Duisburg-Essen (UDE) erforscht Prof. Dr. Hauke Springer im Projekt, wie Metalle – insbesondere Stähle – auch unter den Bedingungen der Kreislaufwirtschaft zuverlässig und wirtschaftlich hergestellt werden können. Er untersucht, wie sogenannte DRI-Pellets aus unterschiedlich zusammengesetzten Erzen optimal reduziert werden können.
Dabei geht es darum, sowohl die Stahlqualität im EAF als auch die spätere Nutzung der entstehenden Schlacke gezielt zu verbessern. Sein Team analysiert, wie Begleitminerale den Prozess beeinflussen, und entwickelt auf Basis experimenteller Ergebnisse ein erweitertes Modell, das unterschiedliche Rohstoffqualitäten künftig besser berücksichtigt.
Quelle: Universität Duisburg-Essen
* DiversEAFy steht für Diverse Electric Arc Furnaces steelmaking innovations towards systemic carbon neutrality
