Unternehmen Trendthema News
Die wasserstoffbasierte Direktreduktion ist eine Schlüsseltechnologie für die CO2-freie Rohstahlproduktion - Photo: Fraunhofer IKTS
29.09.2020

CO2-Emissionen bei der Stahlproduktion: Von 100 auf 5 Prozent!

Wie kann die Stahlindustrie dazu beitragen, den CO2-Ausstoß zu verringern? Genauer gefragt: Wie lassen sich die CO2-Emissionen bei der Produktion von Rohstahl um bis zu 95 Prozent möglichst effizient reduzieren?

Antworten dazu liefert das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt MACOR der Fraunhofer-Institute IKTS, ISI und UMSICHT sowie der Salzgitter AG. Das Fraunhofer IKTS in Dresden brachte hierbei seine Expertise zur Prozesssimulation und der Hochtemperaturelektrolyse ein und koordinierte das Vorhaben.

Bis 2050 will die Salzgitter AG im Rahmen des SALCOS-Vorhabens (Salzgitter Low CO2 Steelmaking) eine Umstellung hin zur nahezu CO2-freien Rohstahlproduktion abgeschlossen haben. Bislang wird das Eisenoxid im Erz mit Kohle reduziert, was mit hohen CO2-Emissionen
einhergeht – so entfallen ca. sieben Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes auf die Stahlproduktion.

Erzeugt man stattdessen mittels Elektrolyse unter Einbeziehen von Strom aus erneuerbaren Energien grünen Wasserstoff und nutzt diesen statt der Kohle in einem sogenannten Direktreduktionsprozess, lassen sich perspektivisch bis zu 95 Prozent CO2 auf dem Weg zum Rohstahl einsparen. Natürlich gelingt dies nicht von jetzt auf gleich, denn die Umstellung  ist nicht nur mit hohen Investitionskosten verbunden, sondern auch technisch anspruchsvoll.

Doch wie die Umstellung der Stahlherstellung auf ein klimafreundlicheres Verfahren zu bewerten? Was genau bedeutet sie konkret für das integrierte Hüttenwerk der Salzgitter Flachstahl GmbH? Wie viel erneuerbare Energie ist beispielsweise nötig, um eine Tonne CO2
einzusparen? Diese und andere Fragen klärte die »Machbarkeitsstudie zur Reduzierung der CO2-Emissionen im Hüttenwerk unter Nutzung Regenerativer Energien«, kurz MACOR. Angefertigt wurde die vom BMBF geförderte Studie von den drei Fraunhofer-Instituten IKTS, ISI und UMSICHT sowie den Salzgitter-Gesellschaften Salzgitter Flachstahl und Salzgitter Mannesmann Forschung. Während sich das Fraunhofer IKTS vor allem der Prozesssimulation widmete, analysierte das Fraunhofer ISI die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Verfahrensvarianten.

Die Mitarbeitenden des Fraunhofer UMSICHT untersuchten die Prozesse bei der Direktreduktion sowie die Eigenschaften des reduzierten Eisens. Bei den Salzgitter- Gesellschaften lag der Fokus auf der Erstellung eines Umsetzungsplans für SALCOS, technischen Untersuchungen des direktreduzierten Eisens sowie der ökologischen Bilanzierung.

Eine wichtige Kenngröße ist der Energiebedarf pro Tonne eingespartem CO2. Denn Energie aus erneuerbaren Quellen ist begrenzt – ihr Anteil am gesamten Energiemarkt in Deutschland beträgt derzeit gerade einmal 15 Prozent.

Deshalb stellt sich die Frage: Wo bringt ihr Einsatz den größten Nutzen? Das Ergebnis der Studie: CO2 bei der Rohstahlherstellung zu
vermeiden ist viermal effizienter, als das CO2 aufzufangen und anderen Nutzungen zuzuführen, etwa zur Herstellung von Chemikalien. Die Wasserstoff-basierte Stahlherstellung bietet dabei das größte CO2-Einsparpotenzial von fast 100 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen
Verfahren, wie beispielsweise die Wasserstoffeinblasung im Hochofen. Simulationsrechnungen des IKTS zeigen zudem, dass die Hochtemperaturelektrolyse ein sehr effizientes und wirtschaftliches Verfahren ist, um den benötigten Wasserstoff für die Direktreduktion
im integrierten Hüttenwerk bereitzustellen.

Im Folgeprojekt »Begleitforschung Wasserstoff in der Stahlerzeugung«, kurz BeWiSe – ebenfalls vom BMBF gefördert – widmet sich das bewährte
Konsortium nun weiteren Forschungsarbeiten zur Optimierung der in MACOR untersuchten wasserstoffbasierten Stahlherstellungsroute.

»Die wasserstoffbasierte Direktreduktion ist eine Schlüsseltechnologie zur Reduktion von CO2-Emissionen in der Stahlproduktion. Hier in Sachsen haben wir die Kompetenz, das Thema voranzubringen, insbesondere im Bereich der Hochtemperaturelektrolyse«, ist sich Dr. Matthias Jahn, Abteilungsleiter am Fraunhofer IKTS, sicher. So arbeitet das IKTS federführend mit am Aufbau eines sächsischen Wasserstoff-Kompetenzzentrums, das die Gewinnung von grünem Wasserstoff mit Hilfe der Elektrolyse für die industrielle Produktion vorbereitet.

Und Dr. Alexander Redenius von der Salzgitter Mannesmann Forschung ergänzt: »Im MACOR-Projekt wurde die technische Machbarkeit und Vorteilhaftigkeit unseres SALCOS- Ansatzes bestätigt. Im geplanten Nachfolgeprojekt BeWiSe wollen wir die gewählte Verfahrensroute noch effizienter und nachhaltiger gestalten."

(Quelle: Salzgitter AG)

Schlagworte

CO2Fraunhofer IKTSMACORSalzgitter

Verwandte Artikel

David Algermissen, Abteilungsleiter Sekundärrohstoffe/Schlackenmetallurgie im FEhS – Institut für Baustoff-Forschung, welches das Projekt koordiniert hat: „Die Arbeiten mit diesem großartigen Konsortium waren sehr erfolgreich. Es konnte sowohl Basiswissen rund um die Elektroroheisenschlacke aufgebaut werden bis hin zu Pilotversuchen zur Erzeugung von Hüttensand 2.0 im Tonnenmaßstab und die Prüfung im Zement und Beton. Nächste Schritte sind die normativen und rechtlichen Rahmenbedingungen, damit das Material auch zeitnah seinen Weg in den Markt finden kann, sobald die Schlacke bei thyssenkrupp entsteht.“ Das im Jahr 2021 gestartete Forschungsvorhaben „SAVE CO2“ von thyssenkrupp Steel, Heidelberg Materials, dem Institut für Technologien der Metalle der Universität Duisburg-Essen, Fraunhofer UMSICHT und FEhS-Institut wurde im Rahmen der Fördermaßnahme KlimPro-Industrie vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt sowie der Europäischen Union/NextGenerationEU gefördert und durch den DLR Projektträger betreut.
05.03.2026

Schlacken aus dekarbonisierter Stahlherstellung für Zement geeignet

Neue Schlacken, die bei der dekarbonisierten Stahlherstellung auf der Direktreduktionsroute im Einschmelzer entstehen, eignen sich als latent hydraulische Bindemittel in...

Bund CO2 CO2-Emissionen Direktreduktion Duisburg Einsatzstoffe Eisenschwamm Emissionen Energie Ergebnis Essen EU Forschung Forschungsprojekt Fraunhofer Hochofen Industrie ING Klima Metallurgie Produktion Roheisen Rohstoffe Schmelze Stahl Stahlherstellung Technik Thyssen thyssenkrupp Umwelt Wirtschaft
Mehr erfahren
ür die Strecke des Wasserstoffkernnetzes zwischen Wefensleben und Salzgitter sowie zwischen Angersdorf und Preußlitz liefern die Mannesmann Grossrohr GmbH und die Mannesmann Line Pipe GmbH die Rohre
03.03.2026

Mannesmann-Rohre für das Wasserstoffkernnetz und für grünen Stahl

Die Ontras Gastransport GmbH aus Leipzig vergibt Großaufträge an zwei Rohrgesellschaften aus dem Salzgitter-Konzern.

Brandenburg CO2 Deutschland Energie Energiewende Essen EU Gesellschaft Handel IBU ING KI Lieferung Messe Neubau Produktion Rohre Salzgitter Salzgitter AG Stahl Stahlherstellung Transformation Transport Wasserstoff
Mehr erfahren
03.03.2026

Top-Platzierungen für das Nachhaltigkeitsengagement von Swiss Steel Group

Swiss Steel Group, ein weltweit führender Akteur bei der Produktion von grünem Stahl, wurde von EcoVadis mit der Platin-Medaille ausgezeichnet.

Auszeichnung CDP CO2 Emissionen Energie EU Gesellschaft Green Steel Industrie ING Innovation Klima Klimaschutz Klimawandel Kreislaufwirtschaft LED Lichtbogenofen Nachhaltigkeit Produktion Schweiz Stahl Stahlindustrie Steuerung Strategie Swiss Steel Group TEMA Transformation Unternehmen USA Wirtschaft
Mehr erfahren
Nach 10 Jahren erfolgreichen Betriebs sind nun alle fünf Arvedi ESP-Anlagen in Rizhao mit der LevCon  Bender Anti-Bulging-Technologie ausgestattet.
24.02.2026

Upgrade der Stranggießtechnik für fünf Arvedi ESP-Anlagen

Primetals Technologies hat beim chinesischen Stahlproduzenten Rizhao Steel das innovative LevCon Bender Anti-Bulging-System an allen fünf Arvedi ESP-Warmbandlinien instal...

Anlagen Anpassung Arvedi Automobil Bramme CO2 CO2-neutral Endabnahme Energie Entwicklung Ergebnis EU Gesellschaft HZ IBU ING Innovation Italien KI Partnerschaft Patent Produktion Pulver Stahl Technik Umformung Walzen Zertifikat
Mehr erfahren
HSD®-Ausgabesystem, installiert in einer vergleichbaren Hochgeschwindigkeits-Betonstahlstraße
12.02.2026

Kalyani Ispat beauftragt SMS group

Kalyani Ispat Ltd., eine Tochtergesellschaft der Rungta Sons Ltd. hat SMS group mit der Lieferung einer High-Speed-Stabstahl- und Drahtstraße für sein Werk in Rajnandgao...

Anlagen Antrieb Architekt Architektur Asien Automatisierung Baustahl Betonstahl Betriebssicherheit Bund CO2 CO2-Emissionen Coils Draht Drahtstraße Emissionen Energie Energieeffizienz EU Gesellschaft HZ Industrie ING Innovation Lieferung Ltd Ltd. Messe Nachhaltigkeit Optimierung Partnerschaft Produktion Produktionsprozess Prozessoptimierung SMS SMS group Software Stabstahl Stahl Stahlindustrie Stahlproduktion Steuerung Transport Umwelt Unternehmen Walzwerk Wettbewerb
Mehr erfahren