Forschung
Der ArcelorMittal Standort Bremen aus der Luft - Foto: ArcelorMittal Bremen
16.07.2024

Emissionen von Stahlwerken per Satellit messbar

Forschende des Instituts für Umweltphysik (IUP) der Universität Bremen haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Treibhausgas-Emissionen einzelner Stahlwerke gezielt aus dem Weltraum messen lassen. Die aus Satellitendaten gewonnen Werte ermöglichen erstmals eine unabhängige Bewertung der Treibhausgas-Menge, so dass Entscheidende aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft nicht mehr ausschließlich auf die Angaben der Stahlhersteller angewiesen sind.

Deutschland investiert derzeit Milliardensummen, um den Ausstoß von Treibhausgasen durch Stahlwerke deutlich zu reduzieren. Dies soll vor allem durch die Umstellung auf den Wasserstoffbetrieb passieren. Aber wie misst man überhaupt die Menge an Treibhausgasen, die beim Produktionsprozess entstehen?

Dr. Heinrich Bovensmann vom Institut für Umweltphysik (IUP) der Universität Bremen, erklärt:
„Bisher war man weitgehend auf Angaben und Berechnungen der Stahlhersteller angewiesen. Nun haben wir ein Verfahren entwickelt, mit dem man diese Freisetzungen auch unabhängig messen und berechnen kann – mit Satellitendaten zur Zusammensetzung der Atmosphäre.“

Bei der Herstellung von Stahl entstehen große Mengen an Kohlenstoffdioxid (CO2) und Kohlenstoffmonoxid (CO). 2022 betrugen beispielsweise die deutschen CO2-Emissionen der Roheisen- und Stahlerzeugung nach Angaben des Umweltbundesamtes rund 23,5 Millionen Tonnen. Dass diese Emissionen auch aus dem Weltraum feststellbar sind, wissen die IUP-Forschenden spätestens seit dem großen Moorbrand im Emsland im September und Oktober 2018.

Heinrich Bovensmann, erklärt weiter:
„Das war kein offenes Feuer, sondern eins, das im Boden schwelte. Solch ein Brand erzeugt besonders viel Kohlenstoffmonoxid, was wir dann auch mit den hochgenauen Bildern des 2017 gestarteten Erdbeobachtungssatelliten Sentinel-5P sichtbar gemacht haben.“

Was aber auch zu sehen war, war eine Kohlenstoffmonoxid-Abgasfahne aus dem Ruhrgebiet – die des größten deutschen Stahlstandortes in Duisburg.

Dem Kohlenstoffmonoxid mit Satelliten auf der Spur

Postdoktorand Oliver Schneising aus dem IUP-Team interessierte sich fortan für diese Emissionen und untersuchte Satellitendaten auch im Hinblick auf weitere deutsche Stahlstandorte mit integrierten Hüttenwerken. Hier wies er die Kohlenstoffmonoxid-Freisetzungen in Duisburg, Dillingen, Salzgitter, Bremen und Eisenhüttenstadt zweifelsfrei nach.

Der Bremer Wissenschaftler sagt an:
„Die primäre Stahlerzeugung erfolgt weltweit überwiegend mit dem sogenannten Linz-Donawitz-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird Sauerstoff auf kohlenstoffreiches Roheisen aufgeblasen, um den Kohlenstoffgehalt mittels Oxidation zu
minimieren und so hochwertigen kohlenstoffarmen Stahl zu erhalten. Das dabei freigesetzte Kohlenstoffmonoxid – CO – lässt sich mit der neuen Generation von Satellitensensoren vom Weltraum aus besser bestimmen als das Treibhausgas CO2 selbst.“

Um aus den Erdfernerkundungsmessungen die CO-Emissionen zu bestimmen, sahen sich die Bremer Forschenden um Schneising die meteorologischen Verhältnisse – insbesondere den Wind – zu den Messzeitpunkten genau an.

Schneising sagt:
„Wir haben die CO-Emissionen der oben genannten Stahlstandorte bestimmt und zu den CO2-Emissionen ins Verhältnis gesetzt, die von den Stahlherstellern für dieselbe Zeitperiode berichtet wurden. Diese Analyse ergibt standortübergreifend eine sehr hohe Korrelation von CO mit CO2. Dies rechtfertigt es, aus den CO-Beobachtungen auch die CO2-Emissionen zu bestimmen.“

Treibhausgas-Monitoringsystem für Deutschland in der Entwicklung

Die Arbeiten des Instituts für Umweltphysik zu diesem Thema finden im Rahmen einer umfangreichen Forschungsinitiative statt, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert. Sie hat den Titel „Integriertes Treibhausgas-Monitoringsystem für Deutschland“ (ITMS) und wird vom Deutschen Wetterdienst sowie dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie geleitet.

Dr. Heinrich Bovensmann vom IUP, welches die Bremer Beteiligung für das Institut koordiniert, sagt:
„Das ITMS-Projekt zielt auf die Entwicklung und Umsetzung eines Systems ab, das atmosphärische Beobachtungen vom Boden, aus der Luft und aus dem Weltraum mit hochauflösende Emissionsinventaren und hochauflösenden atmosphärischen Modellen kombiniert und zur Überwachung und Dokumentation von Treibhausgas-Quellen und -Senken nutzt.

Die Universität Bremen ist dabei für einen großen Teil der Aktivitäten mitverantwortlich. Sie stimmt die Aktivitäten im Bereich der Beobachtungsdaten ab, wobei kontinuierlich erhobene Beobachtungen aus Messnetzwerken und von Satelliten eine wichtige Rolle spielen.“

Die Forschungsgruppe des Instituts für Umweltphysik hat ihre Ergebnisse mittlerweile im angesehenen Fachmagazin „Atmospheric Chemistry and Physics“ der European Geosciences Union publiziert.

(Quelle: Universität Bremen - Institut für Umweltphysik (IUP))

Institut für Umweltphysik, Universität Bremen / Atmospheric Chemistry and Physics
Beispiel für tägliche Daten für Duisburg zur Veranschaulichung des Emissionsschätzungsprozesses. Das Koordinatensystem wurde um die Windrichtung gedreht. Die Hintergrundregion ist in Cyan, die Fahnenregion in Orange und die Hot-Spot-Region in Magenta hervorgehoben. Die Abmessungen und die Position dieser Regionen bleiben für alle analysierten Tage innerhalb des gedrehten Koordinatensystems konstant. Die Hot-Spot-Region dient nur zur Festlegung von Auswahlkriterien, die eine ausreichende Datenabdeckung gewährleisten und wird nicht direkt für die Emissionsabschätzung selbst verwendet. Die Querschnitte, die für die Berechnung des täglichen Flusses verwendet wurden, sind in rot dargestellt. Institut für Umweltphysik, Universität Bremen / Atmospheric Chemistry and Physics

Schlagworte

BMBFBremenBundCO2DeutschlandDonawitzDuisburgEntwicklungErgebnisEssenEUFachzeitschriftenForschungINGMax-Planck-InstitutMesseMessungPolitikProduktionProduktionsprozessRoheisenSalzgitterSensorenStahlStahlerzeugungStahlwerkUmweltUniversitätUSAWasserstoffWirtschaft

Verwandte Artikel

AOD-Konverter
11.02.2026

Aperam Edelstahlwerk Genk steigert Zuverlässigkeit

Das Edelstahlwerk von Aperam in Genk, Belgien, arbeitet nach einem umfassenden Upgrade durch Primetals Technologies mit erhöhter Zuverlässigkeit.

Anlagen Aperam Genk Automatisierung Edelstahl Emissionen Energie Entstaubung Entwicklung EU Hybrid Industrie ING Investition KI Konverter Kran Kreislaufwirtschaft Optimierung Patent Primetals Produktion Prozessautomatisierung Prozesssteuerung Rohstoffe Service Stahl Stahlherstellung Stahlwerk Steuerung Transport Umwelt Umwelttechnologie Wirtschaft
Mehr erfahren
Die Stahlproduktion bei den Badischen Stahlwerken ist energieintensiv
11.02.2026

Badische Stahlwerke ziehen Bilanz für 2025

Die deutsche Stahlbranche steckt in einer strukturellen Krise: Hohe Energiepreise und steigende Stahlimporte aus Nicht-EU-Ländern treffen auf eine schwache Nachfrage und...

Betonstahl BSW Bund CO2 Deutschland Draht Energie EU Frankreich Handel Industrie ING KI Niederlande Politik Produktion Stahl Stahlherstellung Stahlindustrie Stahlmarkt Stahlproduktion Stahlwerk Umformen Unternehmen USA Verkauf Wettbewerb Wirtschaft
Mehr erfahren
Teilnehmer des Europäischen Industriegipfels 2026 in Antwerpen
11.02.2026

EUROFER fordert Senkung der Strompreise in der EU

Die Stahlindustrie warnt Brüssel: Hohe Strompreise in der EU bedrohen die Wettbewerbsfähigkeit der Wirtschaft Europas

ArcelorMittal Arvedi CO2 Dekarbonisierung Elektrifizierung Energie EU-Kommission Europäischer Rat Industrie Industriegipfel Investition Klima Produktion Stahl Stahlindustrie Stahlproduktion Tata Steel Unternehmen Wettbewerb Wettbewerbsfähigkeit Wirtschaft
Mehr erfahren
10.02.2026

Sicherheitsstahl auf der Fachmesse Enforce Tac 2026

Kloeckner Metals Germany präsentiert Produktportfolio und Stahl-Expertise im Sicherheits- und Verteidigungssektor

Anarbeitung Defence Deutschland EU Investition Messe Sicherheitsstahl Stahl Unternehmen Verteidigung
Mehr erfahren
Hochwertiger Stahlschrott aus Schweden von VOLVO Cars wird in Salzgitter wieder eingeschmolzen
10.02.2026

Erster ScanLoop-Zug erreicht Salzgitter

Zusammenarbeit von VOLVO Cars und Salzgitter AG.

Aluminium Antrieb Dekarbonisierung Emissionen Entwicklung EU Flachstahl Gesellschaft Industrie ING KI Klima Kreislaufwirtschaft Partnerschaft Produktion Salzgitter Salzgitter AG Salzgitter Flachstahl Salzgitter Flachstahl GmbH Schienen Schrott Schweden Stahl Strategie Transport Unternehmen USA Volvo Wirtschaft Zusammenarbeit
Mehr erfahren