Forschungsprojekt: Klimafreundlicher Stahl geht auch ohne teuren Wasserstoff

Eigentlich können Stahlproduzenten recht optimistisch in die Zukunft schauen: Denn die Nachfrage nach dem Material dürfte auch zukünftig weiterhin hoch bleiben. Dennoch steht die Branche vor gewaltigen Umwälzungen. So ist die Stahlindustrie für rund sieben Prozent der weltweit anfallenden Klimaemissionen verantwortlich. Zum Vergleich: Die gesamte Bundesrepublik Deutschland kommt auf einen Wert von rund zweieinhalb Prozent. Verantwortlich für die schlechte Klimabilanz ist vor allem der Einsatz von Kohle. Diese wird bisher benötigt, um Eisenoxid chemisch zu spalten und so Roheisen zu gewinnen. In einigen Pilotprojekten arbeitet die Branche daher an Alternativen. In der Regel wird die Kohle dabei durch Wasserstoff ersetzt. Dieser Ansatz funktioniert grundsätzlich auch, bringt aber zwei Nachteile mit sich. Zum einen ist die Nachfrage nach klimafreundlichem grünem Wasserstoff aktuell deutlich höher als das Angebot. Zum anderen ist der Ansatz nicht besonders effizient, weil für die Produktion des Wasserstoff große Mengen Strom benötigt werden.

Bundesarchiv, B 145 Bild-F079044-0020 / CC-BY-SA 3.0, CC BY-SA 3.0 DE <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en>, via Wikimedia Commons

Eine neue Pilotanlage produziert 100 Kilogramm Eisen in zwei Tagen

Das europäische Forschungsprojekt Siderwin arbeitet daher an einem alternativen Ansatz. Die Idee: Der Zwischenschritt mit dem Wasserstoff soll wegfallen. Stattdessen ist angedacht, Strom direkt zu nutzen, um Eisenoxid zu spalten. Der Aufbau einer solchen Anlage sieht grundsätzlich wie folgt aus: Zwei Metallplatten dienen als Kathode und Anode. Dazwischen befindet sich eine Wasserlösung, in die das Eisenoxid gegeben wird. Wenn nun eine elektrische Spannung zwischen den Platten entsteht, sammeln sich Sauerstoffbläschen an der Anode und Eisenmoleküle an der Kathode. Lässt man anschließend die Sauerstoffmoleküle entweichen, bleibt das gewünschte Produkt zurück. Dass diese Verfahren grundsätzlich funktioniert wurde bereits mit einer ersten Testanlage unter Beweis gestellt. Diese produzierte vier Kilogramm Eisen ohne auf Kohle oder Wasserstoff zurückzugreifen. Nun entsteht eine zweite Pilotanlage, bei der die Menge noch einmal ansteigen soll. So ist geplant, innerhalb von zwei Tagen immerhin 100 Kilogramm klimafreundliches Eisen zu produzieren.

Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
Mehr erfahren

Video laden

YouTube immer entsperren

Die Umrüstung bestehender Werke ist mit Wasserstoff einfacher

Theoretisch bringt der Verzicht auf Wasserstoff einen Gewinn an Effizienz mit sich. Denn der vorhandene Ökostrom muss nicht zunächst zur Wasserstoff-Elektrolyse verwendet werden, sondern wird direkt zum Einsatz gebracht. Auf diese Weise lassen sich Umwandlungsverluste vermeiden. Außerdem wird so eine Anlage weniger benötigt, was bei neu errichteten Produktionsstätten die Investitionskosten reduziert. Genau hier könnte aber ein Problem für die neue Technologie liegen. Denn in den seltensten Fällen dürften komplett neue Stahlwerke errichtet werden. Stattdessen geht es vor allem darum, die bestehenden Anlagen umzurüsten. Hier aber bringt die Nutzung von Wasserstoff einen großen Vorteil mit sich. Denn die Produktion von Wasserstoff-Stahl baut auf den vorhandenen Technologien auf und ermöglicht auch eine schrittweise Umstellung. So interessant der Ansatz des Forschungsprojektes also auch ist: Noch ist unklar, ob daraus tatsächlich einmal eine kommerzielle Lösung wird.

Via: Siderwin