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Weltweites Vorzeigeprojekt: Wasserstoffplasma für grüne Stahlproduktion

von Hubert Hunscheidt

Bis 2050 will die Voestalpine gemäß den europäischen Klimazielen CO2-neutral Stahl erzeugen. Mit dem ambitionierten Stufenplan greentec steel arbeitet der internationale Konzern bereits intensiv an unterschiedlichen innovativen Technologien und Produktionsverfahren. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Sustainable Steelmaking” (SuSteel) wird in einer neuen Testanlage am Voestalpine-Standort Donawitz der Einsatz von Wasserstoffplasma für einen CO2-neutralen Stahlherstellungsprozess untersucht. Die Voestalpine ist derzeit das weltweit einzige Stahlunternehmen, das zu Wasserstoffplasma für die Stahlherstellung forscht.

In der neuen Versuchsanlage, die 2021 in Donawitz in Betrieb ging, wird konkret die CO₂-freie Herstellung von Rohstahl in einem Prozessschritt mithilfe von Wasserstoffplasma erforscht. In der herkömmlichen Stahlerzeugung kommen Koks, Kohle oder Erdgas als Reduktionsmittel für Erze zum Einsatz. Bei SuSteel werden diese durch Wasserstoff ersetzt. In einem speziellen Gleichstromelektrolichtbogenofen erfolgt mithilfe von Wasserstoffplasma gleichzeitig die Reduktion von Eisenerz und der Schmelzprozess zu Rohstahl. Die Verwendung von grünem Strom und Wasserstoff als Reduktionsmittel bietet den Vorteil, dass lediglich Wasserdampf als Endprodukt entsteht und CO2-Emissionen damit vollständig vermieden werden könnten.

Als Projektpartner bei diesem Grundlagenforschungsprojekt fungieren neben der Voestalpine das Metallurgische Kompetenzzentrum K1-MET sowie die Montanuniversität Leoben. SuSteel wird als COMET-Projekt von K1-MET seitens der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG vorerst bis 2023 gefördert.

Die Voestalpine verfolgt konsequent ihren Plan in Richtung klimaneutrale Stahlherstellung. Ab 2027 wird die bestehende Hochofenroute durch eine Hybrid-Elektrostahlroute teilweise ersetzt, bis 2050 soll die Verwendung von grünem Wasserstoff im Stahlerzeugungsprozess sukzessive erhöht werden. „Die Voraussetzung für die Verwirklichung dieser revolutionären Vision ist offensichtlich: Grüner Strom und Wasserstoff müssen in ausreichenden Mengen und zu marktkonformen Preisen zur Verfügung stehen“, ergänzt Eibensteiner.

Donawitz als Innovations-Hotspot

Das Werksgelände in Donawitz wurde bewusst als Standort für die neue Testanlage ausgewählt. Die Metal Engineering Division des Konzerns produziert am steirischen Voestalpine-Sitz hochwertige Stähle für die Weiterverarbeitung zu Spezialschienen für die Bahninfrastruktur, Premiumdrähten für die Automobilindustrie und hochqualitativen Nahtlosrohren für die Öl- und Gasexploration.

Am Standort Donawitz wurde zuletzt mit dem „Technikum Metallurgie“ unter anderem in ein High-Tech-Forschungszentrum für die Herstellung von Hochleistungsstählen sowie in die weltweit modernste und volldigitalisierte Stranggießanlage investiert. Darüber hinaus profitiert man von der Nähe zur Montanuniversität Leoben. In Zusammenhang mit SuSteel wurde dort zuvor bereits eine erste Laboranlage zur Erschmelzung von rund 100 Gramm Eisenerz betrieben. Die gewonnenen Erkenntnisse flossen nun in die Pilotanlage der Voestalpine ein, deren Schmelzleistung bei rund 90 Kilogramm liegt.

Quelle und Foto: Voestalpine AG

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