Das Rennen um grünen Stahl

Monty Rakusen/Getty

ichn der Stadt aus Woburn, Massachusetts, einem Vorort nördlich von Boston, inspizierte ein Kader von Ingenieuren und Wissenschaftlern in weißen Kitteln einen ordentlichen Stapel ziegelgroßer, metallgrauer Stahlbarren auf einem Schreibtisch in einem neonbeleuchteten Laborraum.

Was sie betrachteten, war eine Charge Stahl, die mit einer innovativen Herstellungsmethode hergestellt wurde, eine solche Boston-Metal, ein Unternehmen, das vor einem Jahrzehnt aus dem MIT hervorgegangen ist, hofft, die Art und Weise, wie die Legierung seit Jahrhunderten hergestellt wird, dramatisch umzugestalten. Durch die Verwendung von Elektrizität zur Trennung von Eisen von seinem Erz behauptet das Unternehmen, dass es Stahl herstellen kann, ohne Kohlendioxid freizusetzen, und bietet einen Weg, um eine der schlimmsten Industrien der Welt von Treibhausgasemissionen zu befreien.

Stahl ist ein wesentlicher Rohstoff für Ingenieurwesen und Bauwesen und mit mehr als einem der beliebtesten Industriematerialien der Welt 2 Billionen Tonnen werden jährlich produziert. Dieser Überfluss hat jedoch einen hohen Preis für die Umwelt. Konten für die Stahlerzeugung 7 bis 11 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen und ist damit eine der größten industriellen Quellen der Luftverschmutzung. Und weil die Produktion könnte Aufstieg um ein Drittel bis 2050 könnte diese Umweltbelastung zunehmen.

Das stellt eine große Herausforderung für die Bewältigung der Klimakrise dar. Die Vereinten Nationen sagt Eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen der Industrie ist unerlässlich, um die globale Erwärmung unter der im Pariser Klimaabkommen von 2015 festgelegten 1,5-Grad-Celsius-Marke zu halten. Dazu müssen die Emissionen der Stahl- und anderer Schwerindustrien bis 2050 um 93 Prozent sinken, heißt es Schätzungen von der Internationalen Energieagentur.

Angesichts des eskalierenden Drucks von Regierungen und Investoren, Emissionen zu reduzieren, experimentieren eine Reihe von Stahlherstellern – darunter sowohl große Produzenten als auch Start-ups – mit kohlenstoffarmen Technologien, die Wasserstoff oder Strom anstelle der traditionellen kohlenstoffintensiven Herstellung verwenden. Einige dieser Bemühungen nähern sich der kommerziellen Realität.

„Wir sprechen hier von einer kapitalintensiven, risikoaversen Branche, in der Störungen extrem selten sind“, sagte Chris Bataille, Energieökonom bei IDDRI, einem Forschungs-Think-Tank mit Sitz in Paris. Deshalb fügte er hinzu: „Es ist spannend“, dass so viel auf einmal passiert.

Experten sind sich jedoch einig, dass die Transformation einer globalen Industrie einen Umsatz erwirtschaftet 2,5 Billionen Dollar im Jahr 2017 und beschäftigt mehr als 6 Millionen Menschen wird einen enormen Aufwand erfordern. Abgesehen von den praktischen Hindernissen für die rechtzeitige Skalierung neuartiger Prozesse zur Erreichung der globalen Klimaziele gibt es Bedenken in Bezug auf China, wo mehr als die Hälfte des Stahls der Welt hergestellt wird und dessen Pläne zur Dekarbonisierung des Stahlsektors vage bleiben.

„Es ist sicherlich keine einfache Lösung, eine Branche wie diese zu dekarbonisieren“, sagte Bataille. „Aber es gibt keine andere Wahl. Die Zukunft des Sektors – und die unseres Klimas – hängt genau davon ab.“

Moderne Stahlerzeugung beinhaltet mehrere Produktionsstufen. Am häufigsten wird Eisenerz zerkleinert und zu Sinter (einem rauen Feststoff) oder Pellets verarbeitet. Separat wird Kohle gebacken und in Koks umgewandelt. Das Erz und der Koks werden dann mit Kalkstein vermischt und in einen großen Hochofen geleitet, wo ein extrem heißer Luftstrom von unten eingeführt wird. Unter hohen Temperaturen verbrennt der Koks und aus der Mischung entsteht flüssiges Eisen, bekannt als Roheisen oder Hochofeneisen. Das geschmolzene Material gelangt dann in einen Sauerstoffofen, wo es mit reinem Sauerstoff durch eine wassergekühlte Lanze geblasen wird, wodurch Kohlenstoff herausgedrückt wird, um Rohstahl als Endprodukt zu hinterlassen.

Diese Methode, die erstmals in den 1850er Jahren vom englischen Ingenieur Henry Bessemer patentiert wurde, erzeugt auf unterschiedliche Weise Kohlendioxidemissionen. Erstens führen die chemischen Reaktionen im Hochofen zu Emissionen, da sich der in Koks und Kalkstein eingeschlossene Kohlenstoff mit dem Luftsauerstoff verbindet und als Nebenprodukt Kohlendioxid entsteht. Darüber hinaus werden typischerweise fossile Brennstoffe verbrannt, um den Hochofen zu beheizen und Sinter- und Pelletieranlagen sowie Koksöfen anzutreiben, wobei dabei Kohlendioxid freigesetzt wird.

Bis zu 70 Prozent des Stahls der Welt wird auf diese Weise produziert und erzeugt fast zwei Tonnen Kohlendioxid für jede Tonne produzierten Stahls. Das restlichen 30 Prozent wird fast ausschließlich durch Elektrolichtbogenöfen hergestellt, die einen elektrischen Strom zum Schmelzen von Stahl verwenden – größtenteils recycelter Schrott – und haben deutlich geringere CO₂-Emissionen als Hochöfen.

Aufgrund des begrenzten Schrottangebots kann jedoch nicht die gesamte zukünftige Nachfrage auf diese Weise gedeckt werden, sagte Jeffrey Rissman, ein Industrieprogrammdirektor und Leiter der Modellierung bei der in San Francisco ansässigen Energie- und Klimapolitikfirma Energy Innovation. Mit der richtigen Politik könnte Recycling im Jahr 2050 bis zu 45 Prozent der weltweiten Nachfrage decken, sagte er. „Der Rest wird durch das Schmieden von Stahl auf Primärerzbasis befriedigt, aus dem die meisten Emissionen stammen.“

„Wenn die Stahlindustrie es mit ihren Klimaverpflichtungen ernst meint“, fügte er hinzu, „muss sie die Art und Weise, wie das Material hergestellt wird, grundlegend umgestalten – und zwar ziemlich schnell.“


Source: Ars Technica by arstechnica.com.

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