Herausforderung grüne Stahlproduktion

Wie wird sich der Stahlsektor in den nächsten zehn Jahren entwickeln? Das letzte Jahrzehnt war für die Stahlindustrie von Umbrüchen und Neuerungen geprägt. Mit der Verabschiedung des Pariser Abkommens im Jahr 2015 begann in dieser Zeit die doppelte Herausforderung, Stahlwerke zu digitalisieren und den Betrieb zu dekarbonisieren, um umweltfreundlichen, nachhaltigen Stahl herzustellen. Anlässlich des 10-jährigen Jubiläums von Primetals Technologies als Unternehmen der Mitsubishi Heavy Industries (MHI) Group, sprechen Yoshiharu Ikeda, CEO, und Dr. Alexander Fleischanderl, CTO und Leiter des Bereichs Green Steel Primetals Technologies, über die Entwicklung der Branche und ihren ökologischen Wandel.

Wie hat das letzte Jahrzehnt die Stahlbranche geprägt?

Yoshiharu Ikeda: Wenn ich zurückblicke, fällt mir vor allem die Entschlossenheit der politischen Entscheidungsträger weltweit auf, die globale Erwärmung auf 1,5 °C bis 2 °C zu begrenzen. Es gab eine Reihe von politischen Rahmenbedingungen zur Unterstützung der Dekarbonisierung der Industrie. Die Stahlherstellung verursacht 1,9-mal mehr CO2 als der Stahl selbst. Die Emissionen der globalen Stahlindustrie machen etwa 8 % des gesamten globalen CO2-Fußabdrucks aus. Von Anfang an war es das Ziel von Primetals Technologies, die Branche mit den Technologien zu unterstützen, die zur Reduzierung dieser Emissionen und zur nachhaltigen Gestaltung der Produktion erforderlich sind.

Alexander Fleischanderl: Ich möchte hinzufügen, dass neben dem Pariser Abkommen selbst auch der EU-Green Deal vom Dezember 2019 ein weiterer Auslöser für die Dekarbonisierung der Stahlindustrie war. Insbesondere in Europa hat dies das Tempo der Netto-Null-Strategien der Stahlhersteller erheblich verändert. Er leitete eine intensive Phase der Diskussion über mögliche Übergangspfade ein und führte zu einem gemeinsamen Verständnis zwischen Stahlherstellern, Technologieanbietern, politischen Entscheidungsträgern und Finanzinstituten über den weiteren Weg. Für Primetals Technologies bot dies eine Roadmap, der wir folgen konnten.

Was würden Sie als die größten Fortschritte in der umweltfreundlichen Stahlherstellung in diesem Jahrzehnt bezeichnen?

Fleischanderl: Wir sehen drei verschiedene Phasen, die die Branche durchlaufen hat. Die erste Phase war die Optimierung, also die Verbesserung der Energieeffizienz, der Erträge und der Kreislaufwirtschaft – ohne größere Kapitalinvestitionen. In den letzten zwei Jahren sind wir in die sogenannte Übergangsphase eingetreten, in der Prozesse wo immer möglich elektrifiziert werden. Stahlhersteller stellen von kohlebefeuerten Hochöfen auf Elektrolichtbogenöfen (EAF) um und verwenden Stahlschrott und heißverbrikettiertes Eisen (HBI) als Rohstoff für die elektrische Stahlherstellung. Es gibt auch innovative Technologien für das endlose Stranggießen und Walzen, wie beispielsweise unsere Arvedi ESP-Technologie (Endless Strip Production), bei der der herkömmliche Ansatz des Abkühlens und Wiedererwärmens von Stahlbrammen zwischen dem Gießen und Walzen entfällt. Auch dies senkt die direkten CO2-Emissionen auf null und reduziert den Flächenverbrauch sowie die Kosten.

Was sind die nächsten Schritte für die grüne Wende der Stahlindustrie?

Ikeda: Die nächste – und dritte – Phase, auf die wir uns konzentrieren, ist der Übergang zu vollständig dekarbonisierten Stahlproduktionsverfahren, wie beispielsweise der wasserstoffbasierten Feinerzreduktion von Primetals Technologies – oder HYFOR-Lösung. Hier reduzieren wir die Kohlenstoffemissionen im Eisenerzreduktionsprozess, indem wir nachhaltigen Wasserstoff anstelle von Kohle oder Erdgas als Reduktionsmittel verwenden. Die Demonstrationsanlage im industriellen Maßstab, mit deren Bau wir in diesem Jahr in Linz, Österreich, gemeinsam mit unseren Partnern voestalpine und Rio Tinto begonnen haben, steht im Mittelpunkt dieses Leuchtturmprojekts für Primetals Technologies und die gesamte Branche.

Fleischanderl: Das Besondere an Hyfor ist, dass es feines Eisenerz verwendet. Dadurch entfallen die üblichen Pelletierungs- und Agglomerationsschritte, die sowohl energie- als auch CO2-intensiv sind. Darüber hinaus haben unsere Tests in den letzten vier Jahren gezeigt, dass HYFOR jede Art von Eisenerz unabhängig von seiner Qualität verarbeiten kann. Dieses direkt reduzierte Eisen (DRI) können wir dann in eine Schmelzanlage einspeisen und – unter Verwendung von 100 % erneuerbarer Energie – jede DRI-Sorte in Roheisen umwandeln, das die gleiche hohe Qualität aufweist wie das in einem herkömmlichen Hochofen hergestellte, jedoch mit 90 bis 95 % weniger CO2-Emissionen. Nach der endgültigen Investitionsentscheidung (FID) im April dieses Jahres bereiten wir uns darauf vor, die Demonstrationsanlage zur wasserstoffbasierten Eisenherstellung im Herbst 2027 in Betrieb zu nehmen und 2028 eine erste kommerzielle Einführung der Technologien zu realisieren. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Übergangsphase ist es, Stahlproduzenten mit Technologien auszustatten, die sie für eine zukünftige „grüne” Gesellschaft rüsten. So steigern beispielsweise immer mehr Automobilhersteller ihre Produktion von Elektrofahrzeugen. Das bedeutet, dass wir eine steigende Nachfrage nach härteren und dünneren Flachstahlprodukten sehen, die zur Gewichtsreduzierung und damit zu einer Verringerung der Emissionen beitragen. Für die Herstellung dieser Stahlprodukte sind modernste Walztechnologien erforderlich. Unsere HYPER UC-Mill-Technologie reduziert die Walzkraft um 10 % und ist auf die Herstellung von Elektrostahl und hochfesten Stählen (AHSS) ausgerichtet.

Was muss geschehen, um die Einführung und Kommerzialisierung der grünen Stahlherstellung in den nächsten zehn Jahren zu beschleunigen?

Ikeda: Ich sehe derzeit mehrere große Herausforderungen für die Dekarbonisierung von Stahl. Die erste besteht darin, eine stabile Versorgung mit Wasserstoff sicherzustellen. Der Aufbau einer Wasserstoff-Lieferkette und die Senkung der Wasserstoffkosten sind unerlässlich, um Stahlproduzenten und Investoren anzulocken. Dazu müssen die Stromkosten durch eine Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien und eine Verbesserung der Markteffizienz gesenkt werden. Die zweite Herausforderung besteht darin, CO2 aus bestehenden Hochöfen und anderen fossilen Prozessen, die schwer zu dekarbonisieren sind, abzuscheiden. Bislang war die politische Unterstützung für CO2-Abscheidungstechnologien begrenzt. Aber die Regierungen haben nun erkannt, dass es nicht ausreicht, sich allein auf Elektrifizierung und Wasserstoff zu verlassen. Wir brauchen einen Ansatz, der nicht an eine bestimmte Technologie, ein bestimmtes Werkzeug oder eine bestimmte Plattform gebunden ist oder diese bevorzugt. Stattdessen werden Entscheidungen auf der Grundlage dessen getroffen, was für die jeweilige Situation am besten geeignet ist. Drittens werden die Kosten für den Einsatz grüner Stahltechnologie und für Rohstoffe wie Strom und Wasserstoff zu einem Aufpreis für kohlenstoffarmen Stahl führen. Die Endverbraucher von Stahl sind jedoch weniger bereit, einen Aufpreis zu zahlen, wenn sie stattdessen auf billige Importe aus fossilen Brennstoffen zurückgreifen können. Staatliche Unterstützung wird unerlässlich sein, um diese Situation zu ändern. Maßnahmen wie das EU-Emissionshandelssystem (EU ETS) und der CO2-Grenzausgleichsmechanismus (CBAM) werden entscheidend sein, um gleiche Wettbewerbsbedingungen zu schaffen.

Wie wird sich der Stahlsektor Ihrer Meinung nach in den nächsten zehn Jahren entwickeln?

Fleischanderl: Wir glauben, dass der Übergang zum Netto-Null-Ziel für 2050 stetig voranschreiten wird. KI und digitale Technologien werden in diesem Prozess eine entscheidende Rolle spielen, indem sie die Anlagenplanung beschleunigen, den Betrieb optimieren und den anhaltenden Fachkräftemangel in unserer Branche überbrücken. Lösungen wie unser Central Operation Cockpit (COC) und Through Process Optimization (TPO) sind Beispiele, die uns schrittweise einem autonomen Anlagenbetrieb näherbringen. Diese KI-gestützten Technologien unterstützen die Bediener dabei, Anomalien zu priorisieren, Korrekturmaßnahmen zu empfehlen und die Betriebskosten zu optimieren. Das ultimative Ziel ist ein sehr konsistentes Stahlprodukt und ein zuverlässiger Anlagenbetrieb. Das COC ist ein vollständig digitaler Anlagen- und Prozesszwilling, der auch als „Flugsimulator“ eingesetzt wird, um Bediener weiterzubilden und sie anhand einer sicheren Offline-Anlagenversion darin zu schulen, in Notfällen richtig zu reagieren.

Ikeda: Die Stahlindustrie ist ein wichtiger Sektor für die Weltwirtschaft. Es gibt kein anderes Material, das in Bezug auf Festigkeit und unbegrenzte Recyclingfähigkeit mit Stahl vergleichbar ist, und die Nachfrage wird weiterhin langsam wachsen. Aber die Expansion unserer Branche muss nachhaltig sein. Und das erfordert gemeinsame Anstrengungen aller Beteiligten, einschließlich Politikern und Regierungen, Stahlproduzenten und ihren Kunden sowie den Energieunternehmen, die uns mit Strom versorgen. Wir müssen alle gemeinsam Anstrengungen unternehmen, um die CO2-Neutralität zu erreichen.
Quelle: Das Interview im Auftrag von Mitsubishi Heavy Industries führte die freie Journalistin Andrea Willige. Redaktionell bearbeitete Fassung.