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 wandelt sich wie der Rest der Gesellschaft, um Produkte und Dienstleistungen in einer Zukunft anzubieten, in der der Ausstoß von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen stark eingeschränkt wird.

 

Die mit diesem Wandel verbundene Sprache befindet sich noch in der Entwicklung, und infolgedessen wird von verschiedenen Interessengruppen eine große Vielfalt an Ausdrücken verwendet.

Diese Ausdrücke werden oft synonym verwendet, können aber manchmal ganz unterschiedliche Bedeutungen haben. Was ist mit der immer vielfältiger werdenden Verwendung des Ausdrucks „grüner Stahl“ zu tun? Für manche ist es einfach ein Marketingbegriff ohne Definition oder Grenze.

Im anderen Extrem meinen einige, es handele sich um einen Begriff, der einer Zertifizierung bedarf und den gesamten Bereich der Nachhaltigkeit abdeckt.

Und das Problem liegt nicht nur beim grünen Stahl. Ist mein grüner Stahl Ihr sauberer Stahl oder Ihr kohlenstofffreier Stahl? Und wo verlaufen die Grenzen zwischen Netto-Null-Stahl, kohlenstofffreiem Stahl und kohlenstoffarmem Stahl?

 

Bei worldsteel führen wir einige Definitionen ein, die Klarheit darüber schaffen, was wir meinen, wenn wir über diese Themen sprechen.

 

Unsere Branche und unsere Mitglieder arbeiten an der Entwicklung und Einführung einer neuen Familie von Stahlprodukten, die mit einer viel geringeren CO2-Belastung als in der Vergangenheit hergestellt werden.

Daskohlenstoffarmen Stahlwird unter Verwendung von Technologien und Praktiken hergestellt, die zu deutlich geringeren Emissionen führen als bei der konventionellen Produktion.

Im Jahr 2021 wird der größte Teil des Stahls unter Verwendung von Reduktionsmitteln auf Basis fossiler Brennstoffe hergestellt. Allerdings haben viele Stahlhersteller Technologien implementiert oder entwickeln diese, die die Emissionen des Kernprozesses der Stahlherstellung erheblich reduzieren. Beispiele beinhalten:

• Aço Verde do Brasilverwendet zu 100 Prozent Holzkohle, um kohlenstoffarme Eisen- und Stahlprodukte herzustellen.
• ArcelorMittalbaut in Gent, Belgien, eine Großanlage zur Umwandlung von Stahlwerksabgasen in Ethanol, das in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich der Produktion synthetischer Kraftstoffe, eingesetzt werden kann. Eine ähnliche kommerzielle Anlage wurde 2018 in Betrieb genommenShougang Steelin China, das im ersten Betriebsjahr 30 Millionen Liter Ethanol zum Verkauf produzierte.
• BeiEmirates Steel In den Vereinigten Arabischen Emiraten werden bis zu 800 kt CO2 pro Jahr aus dem CO2-reichen Gasstrom der Eisenfabrik abgeschieden, bevor sie zur dauerhaften Speicherung in ein ausgereiftes Ölfeld eingespeist werden
• EVRAZRocky Mountain Steel in Colorado stellt von Kohle auf Solarenergie um. Die EVRAZ-Anlage wird die größte On-Site-Solaranlage des Landes sein, die einem einzelnen Kunden gewidmet ist.
• HBIS, ein führender chinesischer Stahlhersteller, baut ein DRI-Demonstrationsprojekt für Wasserstoffmetallurgie mit einer Kapazität von 1,2 Mio. Tonnen. Das Projekt wird grüne und blaue Wasserstofftechnologien nutzen, um einen Weg zu null CO2-Emissionen aus dem Eisen- und Stahlherstellungsprozess zu erkunden.
• NucorDas Mikrowalzwerk in Sedalia, Missouri, ist das erste Stahlwerk in den USA, das mit Windenergie betrieben wird. Bei der Anlage handelt es sich um eine Partnerschaft zwischen dem Stahlunternehmen und dem örtlichen Energieversorger, der die Anlage nach einem Stromabnahmevertrag zwischen den Unternehmen mit Strom versorgen wird.
• Tata Steelentwickelt im Rahmen seines HIsarna-Projekts innovative neue Schmelztechnologien. Die HIsarna-Technologie kann Eisen ohne Koksöfen oder Agglomerationsanlagen produzieren und erzeugt einen CO2-reichen Abgasstrom, der ideal für CCS geeignet ist.
• thyssenkrupp Steel UndNippon Steel Corporationhaben eine Reihe von Tests zum Einsatz von Wasserstoff in einem laufenden Hochofen gestartet, um die bei der Stahlherstellung entstehenden CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren.
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Mit all diesen Technologien hergestellter Stahl kann als betrachtet werdenkohlenstoffarmen StahlAllerdings ist es wahrscheinlich, dass sich das, was heute als kohlenstoffarmer Stahl gilt, bis 2050, wenn sich Vorschriften, gesellschaftliche Erwartungen und Technologien völlig geändert haben, anders sein könnte.

 

Viele andere Ausdrücke werden in unserer Branche und von Interessenvertretern verwendet, um sich auf Stahl zu beziehen, der mit diesen Produktionstechnologien der nächsten Generation hergestellt wird.

 

Worldsteel bevorzugt und verwendet kohlenstoffarmen Stahl, da wir der Meinung sind, dass er, wie auch „kohlenstoffarmer Strom“, intuitiv leichter zu verstehen und seine Bedeutung klar ist.

Grüner Stahlwird von vielen verschiedenen Parteien mit unterschiedlicher Bedeutung verwendet und interpretiert, oft im Zusammenhang mit der Vermarktung neuer, umweltfreundlicherer Produkte. Der Begriff bezieht sich auf Stahl, der mit bahnbrechender Technologie hergestellt wird, auf Stahl, der aus Schrott hergestellt wird, auf wiederverwendeten und wiederaufbereiteten Stahl und auf konventionellen Stahl, dessen Emissionen durch die Stilllegung von Kohlenstoffeinheiten oder Zertifikaten ausgeglichen werden. Angesichts dieses inhärenten Mangels an Klarheit und Bedeutungsvielfalt ist „grüner Stahl“ kein Ausdruck, den Worldsteel verwendet.

 

Um wahr zu seinkohlenstofffrei,Stahl müsste komplett ohne CO2-Emissionen produziert werden. Das ist eine sehr hohe Hürde, und es ist schwierig, sich eine Produktionstechnologie vorzustellen, die dies im Jahr 2021 erreichen könnte.

 

Viele bewegen sich vielleicht in diese Richtung, aber Null ist absolut und ohne den Einsatz von Ausgleichsmaßnahmen für verbleibende CO2-Emissionen wahrscheinlich unerreichbar. Diese Restemissionen können in der Lieferkette durch den Einsatz kohlenstoffhaltiger Elektroden oder den Einsatz von Erdgas in damit verbundenen Prozessen entstehen.

 

Letztendlich muss Stahl etwas Kohlenstoff enthalten, da er sich dadurch von reinem Eisen unterscheidet. Dieser essentielle Legierungskohlenstoff kann zwar aus nicht-fossilen Quellen stammen, seine Anwesenheit macht „kohlenstofffreien“ Stahl jedoch zu einer Fehlbezeichnung.

 

Gelingt es jedoch, ein Gleichgewicht zwischen den bei der Stahlproduktion in die Atmosphäre freigesetzten Treibhausgasen und den durch Senken aus der Atmosphäre aufgenommenen Emissionen herzustellen, kann der resultierende Stahl als bezeichnet werdenNetto-Null, oderCO2-neutraler Stahl.

 

Die Produktion vonNetto-Null-StahlMöglicherweise sind Kompensationen in anderen Sektoren erforderlich, um echte Neutralität zu erreichen. Wenn Hersteller CO2-Neutralität behaupten, ist es wichtig, dass die Hersteller Transparenz über Grenzen, ihre Rechnungslegungsmethoden sowie die Qualität und Glaubwürdigkeit aller verwendeten Kompensationen haben.

 

Einige Stahlunternehmen beginnen mit der Vermarktungfrei von Fossilien Stahl. Fossilfreier Stahl ist Stahl, der ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Erdgas oder aus fossilen Brennstoffen gewonnener Energie hergestellt wird.

 

Jeder fossilfreie Stahl wird kohlenstoffarm sein, 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, zwar immer noch Erdgas oder Kohle verwenden, aber die Emission von CO2 in die Atmosphäre verhindern. Wenn Biomasse eine Rolle spielt, muss sichergestellt werden, dass sie verantwortungsvoll beschafft wird[1].

 

Sauberer Stahlist ein technischer Ausdruck, der im Stahlsektor verwendet wird und sich auf Stähle bezieht, die geringe Mengen an Verunreinigungen, Oxiden, Einschlüssen oder einen geringen oder sehr geringen Anteil an im Metall gelöstem Kohlenstoff enthalten. Der Ausdruck wird häufig verwendet, unter anderem von worldsteel in unserer „Studie zu sauberem Stahl“ aus dem Jahr 2004, und bedeutet etwas Bestimmtes. Daher spricht worldsteel im Zusammenhang mit dem Klimawandel nicht von „sauberem Stahl“.

 

Kohlenstofffreiist auch ein Ausdruck, der sich nur schwer auf Stahl beziehen lässt, schließlich ist Stahl ohne Kohlenstoff Eisen, und der Kohlenstoffgehalt von Stahl wird genau kontrolliert, um die in einer bestimmten Charge geforderten Eigenschaften zu erreichen. Dem wasserstoffreduzierten Eisen muss Kohlenstoff zugesetzt werden, um es durch den Raffinierungsprozess in Stahl umzuwandeln.

 

Die Diskussion über den Klimawandel wird oft unter dem Gesichtspunkt der Notwendigkeit geführtdekarbonisierenGesellschaft. Worldsteel verwendet diesen Ausdruck im Allgemeinen nicht für die Stahlproduktion, da die Emissionen der Stahlproduktion frei von Treibhausgasen/CO2 sein müssen, nicht der Prozess selbst.

 

Viele vielversprechende bahnbrechende Technologien werden weiterhin Kohlenstoff als chemisches Reduktionsmittel nutzen, aber verhindern, dass schädliche Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen. Während also die Emissionen unserer Industrie letztendlich dekarbonisiert werden, ist dies beim Eisenherstellungsprozess selbst möglicherweise nicht der Fall.

 

Bahnbrechende Technologieproduziert kohlenstoffarmen Stahl auf völlig andere Weise als die herkömmliche Hochofen-, DRI- oder EAF-Technologie. Beispiele für bahnbrechende Technologien, die entwickelt werden, sind die Wasserstoffreduktion, die Anwendung von CCS, die Elektrolyse von Eisenerz, eine Reihe von CCUS-Technologien (Carbon Capture Use and Storage) und neue Schmelzreduktionsverfahren.

 

Wasserstoffist ein wichtiger Vektor, der eine deutliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen im Eisen- und Stahlsektor ermöglichen wird, und viele Mitglieder von worldsteel prüfen diese Technologieoption. Wasserstoff wird aufgrund seiner CO2-armen Eigenschaften oft eine Farbe zugeschrieben.

 

Wenn Worldsteel über kohlenstoffarmen Wasserstoff spricht, meinen wir:

• Grüner Wasserstoffwird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, angetrieben durch erneuerbaren Strom.
• Blauer Wasserstoffwird aus Erdgas durch den Prozess der Dampfreformierung von Methan in Kombination mit CCS hergestellt.
• Wasserstoffkann auch durch Elektrolyse unter Verwendung anderer CO2-armer Stromquellen wie Kernkraft oder CCS hergestellt werden. Auch dies halten wir für kohlenstoffarm.
• Fossiler Wasserstoffwird aus unverminderten fossilen Brennstoffen hergestellt, hauptsächlich:
• Grauer Wasserstoffwird aus Erdgas durch den Prozess der Dampfreformierung von Methan hergestellt, ohne CCS, sodass CO2 in die Atmosphäre emittiert wird.
• Brauner oder schwarzer Wasserstoffwird durch Kohlevergasung hergestellt und führt zu deutlich höheren Treibhausgasemissionen als andere Farbtöne.

 

aufsteigenist der 4-Stufen-Effizienzprüfungsprozess von worldsteel. Ziel von step up ist es, die Effizienz der Stahlproduktion jetzt zu verbessern und unsere Mitglieder dabei zu unterstützen, ihre Standorte auf einem Leistungsniveau zu betreiben, das den effizientesten Standorten der Welt entspricht. Step Up ist ein Übergangsprogramm und sollte nicht als Lösung für die Herausforderungen des Klimawandels in der Stahlindustrie angesehen werden.

 

[1] Es gibt eine Reihe von Systemen zur Zertifizierung verantwortungsvoller Biomasse, beispielsweise das Forestry Stewardship Council