Bedeutung der Elektrolichtbogenofen-Route in der Stahlherstellung

Angesichts des wachsenden Drucks zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen und der Notwendigkeit, den Klimawandel einzudämmen, müssen Stahlhersteller alternative Wege finden, um ihre Produktion umweltfreundlicher zu gestalten. In diesem Kontext gewinnt die Elektrolichtbogenofen-Route zunehmend an Bedeutung und verspricht eine nachhaltigere Zukunft für die Stahlindustrie. Traditionell wurde Stahl hauptsächlich durch die Hochofen-Route hergestellt, die auf der Verhüttung von Eisenerz mit Koks basiert. Dieser Prozess ist jedoch äußerst energieintensiv und führt zu erheblichen CO2-Emissionen. Als Antwort darauf hat die Elektrolichtbogenofen-Route (EAF Electric Arc Furnace) in den letzten Jahren an Popularität gewonnen. Dieser immer noch innovative Ansatz (bereits 1878 wurden erste Patente dazu angemeldet) nutzt Elektrizität, um Stahl aus Schrott oder direkt reduziertem Eisen herzustellen, wodurch der CO2-Ausstoß drastisch verringert wird.

Diesen Weg muss die Hochofen Route noch gehen und benötigt für diese Transformation erhebliche Investitionen, die nur mit staatlicher Unterstützung machbar sind. In industriell großformatigem Ansatz ist die angestrebte Methode noch nicht erprobt und ob damit die erforderlichen Qualitäten zu wettbewerbsfähigen Preisen angeboten werden können wird sich zeigen. In kleinerem Umfang, in den sogenannten Direktreduktionsanlagen, funktioniert es. Hier wird das Eisenerz durch Erdgas reduziert, zukünftig soll das grüner Wasserstoff
werden, der aus heutiger Sicht zu ganz erheblichen Kosten beiträgt.

Das Verfahren, die sogenannte Direktreduktion, ist seit langem bekannt und wurde in der Vergangenheit gerade wegen der enormen Kosten kaum angewandt. An dieser Stelle muss man auch die Frage nach der Wettbewerbsverzerrung stellen? Nachdem die Hochofenroute sehr hohe Subventionen erhält, um in die Lage versetzt zu werden, eine Technologie zu nutzen, die die Elektrolichtbogenofen-Route seit langem erfolgreich nutzt, stellt sich die Frage nach dem Gleichgewicht. Auch die EAF-Route muss im Rahmen der Transformation erhebliche Kosten schultern, um weiter ihre herausragende Rolle in der CO2 Bilanz der Stahl herstellenden Unternehmen zu behalten und auszubauen und so ihren Beitrag zur Reduzierung von Emissionen zu leisten. Auch auf dieser Route darf und will man nicht stehen bleiben und es muss die Frage erlaubt sein, warum seitens des Staates nicht gerade auch die gefördert werden, die technologisch die Nase vorne haben?

Beispielhaft kann man die Swiss Steel Group mit ihren Werken in der Schweiz, Deutschland, Frankreich, USA und Kanada nennen, die sich entschieden hat, die Elektrolichtbogenofen-Route zu ihrem Hauptproduktionsweg zu machen. Sie ist nebenbei erwähnt auch ​Sieger des diesjährigen Deutschen Nachhaltigkeitspreis. Der wohl bedeutendsten Auszeichnung dieser Art in Europa. Durch den Einsatz von Elektrolichtbogenöfen in allen ihren Werken, können sie ihren Stahl ohne den Einsatz von Kohle oder Koks herstellen, was zu erheblichen Einsparungen bei den Treibhausgasemissionen führt. Lediglich die Elektroden sind aus Grafit und die Schlacke wird mit Kohlenstoffdraht aufgeschäumt. Aber auch an dieser Stelle arbeitet man bereits an Emissionssparenden Innovationen. Wie beispielsweise der Elektrodenkühlung und das Aufschäumen mittels recyceltem Plastik. Darüber hinaus ermöglicht die Flexibilität dieses Prozesses eine effiziente Nutzung von recyceltem Schrott als Rohstoff, was zur Kreislaufwirtschaft beiträgt und die Abhängigkeit von Eisenerz, aus umweltschädlichem Tagebau, wird reduziert. So wurden z.B. im Jahr 2022 von dem Unternehmen 2,0 Mio to. Schrott recycelt, was es auch zu einem der führenden europäischen Recyclingunternehmen werden lässt.

Noch etwas zur Flexibilität der Elektrolichtbogenofen-Route. Ihr großer Vorteil ist, dass man den Ofen abschalten kann. Ein Hochofen muss 24/7 laufen. So kann man auf schwankende Nachfrage und Energiesituationen reagieren und die Produktion anpassen. Das gilt auch für Überschuss im Netz. So kann die EAF-Route das Netz auch von Spitzen entlasten, indem sie ihre Öfen gezielt einsetzt. Ein Punkt, der es Wert ist von der Öffentlichkeit noch viel deutlicher gesehen und bewertet zu werden.

Schrott, ein wertvoller Rohstoff:

Schrott ist die Basis der Elektrolichtbogenofen-Route und damit ein sehr wichtiger und wertvoller Rohstoff. Stahl wird nicht verbraucht, sondern immer wieder neu genutzt. Die Kreislaufwirtschaft führt zu einer höheren Ressourceneffizienz. Es stellt sich daher die Frage, ob eine Region wie Europa nicht Schrottreserven genauso anlegt, wie wir es auch mit anderen, systemrelevanten Rohstoffen tun. Dies wäre​ auch eine Antwort auf den steigenden Schrottbedarf in Europa und auf dem Weltmarkt und könnte zu etwas mehr Preisstabilität beitragen.

Im Schrott liegt aber auch eine weitere große Möglichkeit zur Reduktion des CO2 Footprints bei der Herstellung hochlegierter und rostfreier Stähle.  Man geht zunehmend mehr den Weg der Abkehr von reinen Primärlegierungen wie Ferronickel, Ferromangan oder Ferromolybdän hin zu von vornherein hochlegiertem Schrott. Gerade bei Hochleistungsstählen liegt der Anteil der Legierungszuschläge bisweilen bei über 30 Prozent. Die sind wiederum in ihrer Beschaffung besonders Energie- und CO2-intensiv. Entsprechend bedeutsam wird es daher, künftig vermehrt mit Qualitätsschrott anstelle von Reinmetallen zu legieren. Ganz vermeiden lässt sich der Einsatz von Primärlegierungen nicht, insbesondere für einige Spezialgüten mit speziellen Anforderungen. Um dennoch die Scope 3 Emissionen weiter zu senken, braucht es sowohl metallurgischer als auch recyclingtechnischer Innovationen.

Auf diesem Gebiet profiliert sich seit Jahren das metallurgische Labor der Swiss Steel Group der Ugitech in Ugine, Frankreich. Zu den dort entwickelten Innovationen zählt das Projekt Ugi`Ring, an dem man gemeinsam mit regionalen Partnern arbeitet. Das auf zehn Jahre ausgelegte, staatlich geförderte Projekt wird helfen, den Bedarf an Primärlegierungen zu senken und so die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens zu steigern und den CO2 Footprint des ausgebrachten Materials weiter zu senken.

Ziel ist das weltweit erste «zirkuläre» Stahlwerk, in dem eigene Sekundärlegierungen aus Reststoffprodukten wie Batterien, Katalysatoren und Ähnlichem hergestellt werden. So macht man sich auch unabhängig von Primärlegierungs-Lieferungen aus politisch manchmal instabilen Förderländern.

Der Energie Mix macht es:

In der Regel verwenden die Stahlwerke der Elektrolichtbogenofen-Route den Energie Mix, der ihnen in ihrer jeweiligen Umgebung zu vertretbaren Preisen angeboten wird. Man ist aber auch in der Lage ganz gezielt nur Strom aus regenerativen Energiequellen einzukaufen, was wiederum eine drastische Auswirkung auf den CO2 Footprint des Materials hat, dass in diesen Stahlwerken hergestellt wird.

So liegt z.B. die Qualität Green Steel Climate+ der Swiss Steel Group in ihrem CO2 Footprint bis zu 83% unter dem weltweiten Durchschnitt der Stahlerzeugung. Die Entscheidung der Swiss Steel Group, auf die Elektrolichtbogenofen-Route zu setzen, spiegelt den Wandel in der gesamten Stahlindustrie wider. Immer mehr Unternehmen erkennen die Notwendigkeit, ihre Produktionsprozesse zu überdenken und umweltfreundlichere Alternativen zu verfolgen. «Dieser Paradigmenwechsel ist nicht nur eine Reaktion auf regulatorische Anforderungen, sondern auch ein Akt der unternehmerischen Verantwortung gegenüber der Gesellschaft und zukünftigen Generationen», so Frank Koch, CEO der Swiss Steel Group. Um die strategische Entscheidung zur Dekarbonisierung zu untermauern hat man sich daher auch den Zielsetzungen der Science Based Targets Initiative (SBTi) angeschlossen mit der Zielsetzung in diesem Jahr den Fahrplan zu weiteren Dekarbonisierung zu validieren.

Die SBTi erarbeitete auch einen Net-Zero Standard für Unternehmen. Dieser bietet eine klare und wissenschaftlich fundierte Definition von Netto-Null und ist ein weltweit erster Rahmen in der Privatwirtschaft für die Festlegung von langfristigen, ambitionierten und wissenschaftsbasierten Netto-Null-Zielen. Diese sollen bis 2050 erreicht werden.

Als einer der ganz wenigen Stahlhersteller weltweit, hat sich die Swiss Steel Group auch dem Carbon Disclosure Project angeschlossen. Das CDP-Projekt ist eine im Jahr 2000 in London gegründete Non ProfitOrganisati on. Ihr Ziel ist es, dass Unternehmen sich gegenseitig Transparenz über ihre Emissionen verschaffen, um möglichst genaue Werte über die gesamte Wertschöpfungskette ermitteln zu können.

Man ist also schon weit vorangekommen bei der Elektrolichtbogenofen-Route. Tatsächlich ist sie im Moment die einzige, bei der man bereits verlässlich Green Steel für jede Anwendung produzieren und jeden Tag auch Green Steel kaufen kann, aber zur Erreichung der weiteren Ziele, gibt es noch viel zu tun. Insbesondere die Verfügbarkeit von erschwinglicher und nachhaltiger Elektrizität sowie die Entwicklung leistungsfähigerer Elektrolichtbogenofen-Technologien sind entscheidende Faktoren für ihren langfristigen Erfolg. Die Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit ist das Gebot der Stunde. Da können sich kurzfristige Veränderungen bei den Netzentgelten schon einmal heftig auswirken. Hier könnten beispielsweise PPA`s von Konsortien einen Lösungsansatz darstellen. Die Zusammenarbeit zwischen Regierungen, Industrie und Forschungseinrichtungen ist in jedem Fall unerlässlich, um diese und andere Hindernisse zu überwinden und die Dekarbonisierung der Stahlindustrie voranzutreiben.

Insgesamt steht die Elektrolichtbogenofen-Route für einen vielversprechenden Weg zur Dekarbonisierung der Stahlherstellung. Momentan ist sie absolut führend. Durch den Einsatz von innovativen Technologien und nachhaltigen Praktiken werden Stahlhersteller wie die Swiss Steel Group eine führende Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels übernehmen. Es liegt nun an der ​gesamten Branche, diesen Weg konsequent zu verfolgen und eine nachhaltige Zukunft für die Stahlindustrie zu gestalten.

Quelle und Fotos: Steeltec AG