Was wir meinen, wenn wir über kohlenstoffarmen Stahl sprechen

Die Geschichte unserer Branche spiegelt in vielerlei Hinsicht die Gesellschaften wider, in denen wir tätig sind, und seit der industriellen Revolution wird die Eisen- und Stahlproduktion mit Kohle betrieben.

Dies ändert sich nun, und die Stahlindustrie transformiert sich wie der Rest der Gesellschaft, um Produkte und Dienstleistungen in einer Zukunft bereitzustellen, in der die Emission von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen stark eingeschränkt wird.

Die Sprache, die mit dieser Verschiebung verbunden ist, entwickelt sich noch, und folglich werden von verschiedenen Interessengruppen eine Vielzahl von Ausdrücken verwendet.

Diese Ausdrücke werden oft synonym verwendet, können aber manchmal enorm unterschiedliche Dinge bedeuten. Was sollen wir von der zunehmend unterschiedlichen Verwendung des Ausdrucks grüner Stahl halten? Für einige ist es einfach ein Marketingbegriff ohne Definition oder Abgrenzung.

Im anderen Extrem glauben einige, dass es ein Begriff ist, der eine Zertifizierung benötigt, die die gesamte Breite des Bereichs der Nachhaltigkeit abdeckt.

Und das Problem betrifft nicht nur grünen Stahl. Ist mein grüner Stahl Ihr sauberer Stahl oder kohlenstofffreier Stahl? Und wo werden die Grenzen zwischen Nettto-Null-Stahl, kohlenstofffreiem Stahl und kohlenstoffarmem Stahl gezogen?

Wir legen einige Definitionen fest, die Klarheit darüber schaffen, was wir meinen, wenn wir über diese Themen sprechen.

Unsere Branche arbeitet daran, eine neue Familie von Stahlprodukten zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, die mit einer viel geringeren Kohlenstoffbelastung als in der Vergangenheit hergestellt werden.

Kohlenstoffarmer Stahl

Dieser kohlenstoffarme Stahl wird mit Technologien und Praktiken hergestellt, die zu deutlich geringeren Emissionen führen als die herkömmliche Produktion.

Im Jahr 2021 wird der meiste Stahl mit fossilen Reduktionsmitteln hergestellt; viele Stahlhersteller haben jedoch Technologien implementiert oder entwickeln diese, die die Emissionen aus dem Kernstahlherstellungsprozess erheblich reduzieren. Beispiele umfassen:

• A o Verde do Brasil verwendet 100% Holzkohle zur Herstellung von kohlenstoffarmen Eisen- und Stahlprodukten.

• ArcelorMittal baut eine groß angelegte Anlage in Gent, Belgien, um Abgase aus Stahlwerken in Ethanol umzuwandeln, das in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann, einschließlich der Herstellung von synthetischen Kraftstoffen. Eine ähnliche kommerzielle Anlage nahm 2018 bei Shougang Steel in China den Betrieb auf und produzierte im ersten Betriebsjahr 30 Millionen Liter Ethanol zum Verkauf.

• Bei Emirates Steel in den Vereinigten Arabischen Emiraten werden jährlich bis zu 800 kt CO2 aus dem CO2-reichen Gasstrom der Eisenherstellungsanlage abgeschieden, bevor es in ein reifes Ölfeld zur dauerhaften Speicherung injiziert wird.

• EVRAZ' Rocky Mountain Steel in Colorado stellt von Kohle auf Solarenergie um. Das EVRAZ-Werk wird die größte betriebseigene Solaranlage des Landes sein, die einem einzigen Kunden gewidmet ist.

• HBIS, ein führender chinesischer Stahlhersteller, baut ein Demonstrationsprojekt für Wasserstoff-Metallurgie-DRI mit einer Kapazität von 1,2 Mio. Tonnen. Das Projekt wird grüne und blaue Wasserstofftechnologien einsetzen, um einen Weg zu null CO2-Emissionen aus dem Eisen- und Stahlherstellungsprozess zu erkunden.

• Nucors Mikrowerk in Sedalia, Missouri, ist das erste US-Stahlwerk, das mit Windenergie betrieben wird. Das Werk ist eine Partnerschaft zwischen dem Stahlunternehmen und dem lokalen Energieversorger, der das Werk nach einem Stromabnahmevertrag zwischen den Unternehmen versorgen wird.

• Tata Steel entwickelt im Rahmen seines HIsarna-Projekts innovative neue Schmelztechnologien. Die HIsarna-Technologie kann Eisen ohne Koksöfen oder Agglomerationsanlagen herstellen und erzeugt einen CO2-reichen Abgasstrom, der sich ideal für CCS eignet.

• thyssenkrupp Steel und Nippon Steel Corporation haben eine Reihe von Tests zum Einsatz von Wasserstoff in einem arbeitenden Hochofen gestartet, die darauf abzielen, die bei der Stahlherstellung anfallenden CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren.

Mit all diesen Technologien hergestellter Stahl kann als kohlenstoffarmer Stahl betrachtet werden, auch wenn sich die Definition von kohlenstoffarmem Stahl bis 2050 wahrscheinlich ändern wird, wenn sich Vorschriften, gesellschaftliche Erwartungen und Technologien vollständig gewandelt haben.

In unserer Branche und von Interessengruppen werden viele andere Ausdrücke für Stahl verwendet, der mit diesen Produktionstechnologien der nächsten Generation hergestellt wird.

Wir bevorzugen und verwenden 'kohlenstoffarmer Stahl', da wir glauben, dass er, ähnlich wie 'kohlenstoffarmer Strom', intuitiv leichter zu verstehen ist und seine Bedeutung klar ist.

Grüner Stahl

Grüner Stahl wird von vielen verschiedenen Parteien verwendet und unterschiedlich interpretiert, oft im Zusammenhang mit der Vermarktung neuer, umweltbewussterer Produkte. Er wurde verwendet, um Stahl zu bezeichnen, der mit bahnbrechender Technologie hergestellt wurde, Stahl aus Schrott, wiederverwendeten und wiederaufbereiteten Stahl sowie konventionellen Stahl, dessen Emissionen durch die Stilllegung von Kohlenstoffeinheiten oder -zertifikaten ausgeglichen wurden. Aufgrund dieser inhärenten Unklarheit und Bedeutungsvielfalt ist 'grüner Stahl' kein Ausdruck, den worldsteel verwendet.

Null-Kohlenstoff-Stahl

Um wirklich null-Kohlenstoff zu sein, müsste Stahl ohne jegliche CO2-Emissionen hergestellt werden. Dies ist eine sehr hohe Hürde, und es ist schwierig, sich eine Produktionstechnologie vorzustellen, die dies im Jahr 2021 erreichen könnte.

Viele mögen sich in diese Richtung bewegen, aber null ist absolut und wahrscheinlich ohne die Verwendung von Ausgleichsmaßnahmen für verbleibende Kohlenstoffemissionen nicht erreichbar. Diese Restemissionen können in der Lieferkette, durch die Verwendung von kohlenstoffhaltigen Elektroden oder den Einsatz von Erdgas in verbundenen Prozessen entstehen.

Letztendlich muss Stahl etwas Kohlenstoff enthalten, da dies ihn von reinem Eisen unterscheidet. Obwohl dieser essentielle Legierungskohlenstoff aus nicht-fossilen Quellen stammen kann, macht seine Anwesenheit 'Null-Kohlenstoff-Stahl' zu einer Art Fehlbezeichnung.

Netto-Null-Stahl / Kohlenstoffneutraler Stahl

Wenn jedoch ein Gleichgewicht zwischen den bei der Stahlproduktion in die Atmosphäre abgegebenen Treibhausgasen und den durch Senken aus der Atmosphäre entnommenen Emissionen erreicht werden kann, kann der resultierende Stahl als netto-null oder kohlenstoffneutral bezeichnet werden.

Die Produktion von Netto-Null-Stahl kann Ausgleichsmaßnahmen in anderen Sektoren erfordern, um echte Neutralität zu erreichen. Es ist wichtig, dass Hersteller bei Behauptungen der Kohlenstoffneutralität transparent über Grenzen, ihre Bilanzierungsmethoden sowie die Qualität und Glaubwürdigkeit aller verwendeten Ausgleichsmaßnahmen sind.

Fossilerfreier Stahl

Einige Stahlunternehmen beginnen, fossilfreien Stahl zu vermarkten. Fossilfreier Stahl ist Stahl, der ohne Verwendung fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Erdgas und ohne aus fossilen Brennstoffen gewonnene Energie hergestellt wird.

Jeder fossilfreie Stahl ist kohlenstoffarm, aber nicht jeder kohlenstoffarme Stahl kann als fossilfrei bezeichnet werden. Beispielsweise kann kohlenstoffarmer Stahl, der in einer Anlage mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) hergestellt wird, durchaus noch Erdgas oder Kohle verwenden, verhindert jedoch die Emission von CO2 in die Atmosphäre. Wenn Biomasse eine Rolle spielt, ist es wichtig, eine verantwortungsvolle Beschaffung sicherzustellen[1].

Sauberer Stahl

Sauberer Stahl ist ein technischer Ausdruck, der im Stahlsektor verwendet wird, um Stähle mit geringen Gehalten an Verunreinigungen, Oxiden, Einschlüssen oder niedrigem bis extrem niedrigem, im Metall gelöstem Kohlenstoff zu bezeichnen. Der Begriff ist gebräuchlich.

Kohlenstofffrei

Kohlenstofffrei ist ebenfalls ein schwieriger Ausdruck im Zusammenhang mit Stahl; schließlich ist Stahl ohne Kohlenstoff Eisen, und der Kohlenstoffgehalt von Stahl wird präzise gesteuert, um die für eine bestimmte Charge geforderten Eigenschaften zu erreichen. Wasserstoffreduziertem Eisen muss Kohlenstoff zugesetzt werden, um es durch den Raffinationsprozess in Stahl umzuwandeln.

Die Klimawandeldebatte wird oft im Sinne der Notwendigkeit einer Dekarbonisierung der Gesellschaft geführt. Wir verwenden diesen Ausdruck im Allgemeinen nicht für die Stahlproduktion, da es die Emissionen der Stahlproduktion sind, die frei von Treibhausgasen/CO2 sein müssen, nicht der Prozess selbst.

Viele vielversprechende bahnbrechende Technologien werden weiterhin Kohlenstoff als chemisches Reduktionsmittel verwenden, aber die Freisetzung schädlicher Treibhausgase in die Atmosphäre verhindern. Während die Emissionen unserer Industrie letztendlich dekarbonisiert werden, wird der Eisenherstellungsprozess selbst dies möglicherweise nicht sein.

Bahnbrechende Technologie

Bahnbrechende Technologie produziert kohlenstoffarmen Stahl auf eine grundlegend andere Weise als die konventionelle Hochofen-, DRI- oder EAF-Technologie. Beispiele für derzeit entwickelte bahnbrechende Technologien umfassen Wasserstoffreduktion, die Anwendung von CCS, die Elektrolyse von Eisenerz, eine Reihe von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS) und neue Schmelzreduktionsverfahren.

Wasserstoff

Wasserstoff ist ein Schlüsselträger, der es ermöglicht, die Treibhausgasemissionen des Eisen- und Stahlsektors signifikant zu reduzieren, und viele Eisen- und Stahlunternehmen erkunden diese technologische Option. Wasserstoff wird oft mit einer Farbe versehen, abhängig von seiner Kohlenstoffarmut.

Wenn wir von kohlenstoffarmem Wasserstoff sprechen, meinen wir:

• Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt, angetrieben durch erneuerbaren Strom.

• Blauer Wasserstoff wird aus Erdgas durch den Prozess der Dampfreformierung in Kombination mit CCS hergestellt.

• Wasserstoff kann auch durch Elektrolyse unter Verwendung anderer Quellen von kohlenstoffarmem Strom hergestellt werden, wie Kernenergie oder CCS. Auch dies betrachten wir als kohlenstoffarm.

Fossiler Wasserstoff wird aus unverminderter Nutzung fossiler Brennstoffe hergestellt, hauptsächlich:

• Grauer Wasserstoff wird aus Erdgas durch den Prozess der Dampfreformierung ohne CCS hergestellt, sodass CO2 in die Atmosphäre emittiert wird.

• Brauner oder schwarzer Wasserstoff wird durch Kohlevergasung hergestellt und führt zu deutlich höheren Treibhausgasemissionen als andere Farben.

Zu den Kunden von PKU Pioneer gehören viele Hersteller, die neue, aufkommende Verfahren zur Herstellung von sauberem Stahl und kohlenstoffarmem Stahl einsetzen, wie z. B. die Fangda Special Steel Technology Co., Ltd., Lianyuan Steel usw. Die von uns bereitgestellten VPSA-Sauerstoffanlagen helfen diesen Eisen- und Stahlherstellern, Energie zu sparen und Emissionen zu reduzieren, und tragen auch allgemein zur Optimierung ihrer Eisen- und Stahlproduktionslinien bei.

[1] Es gibt eine Reihe von Systemen zur Zertifizierung verantwortungsvoller Biomasse, z. B. der Forest Stewardship Council.

(Nachdruck aus WorldSteel)