Lösung 1 - Optimierung des Hochofens

In der Natur kommt Eisen in Form von Erzen vor. Im Bergbau wird das Erz aus dem Gestein herausgelöst und aufbereitet. Um das Erz in Eisen zu verwandeln, wird es reduziert und in einem Hochofen mit Koks bei etwa 2.000 °C geschmolzen. Das dabei entstehende Roheisen enthält mehr als 2 % Kohlenstoff und kann in dieser Form nicht für Produkte verwendet werden. Das gewonnene Roheisen wird daher im Konverter mit Sauerstoff und Kühlschrott zu Rohstahl verarbeitet. Die gegossenen Brammen werden dann im Warmwalzwerk ausgewalzt und bei Bedarf weiter veredelt und die Oberflächen beschichtet. Auf diesem Weg entstehen pro Tonne Rohstahl etwa 2 Tonnen CO₂.

Nach der Beispielrechnung in ISO 14404.1 entstehen bei der Rohstahlproduktion 2.387 Tonnen CO₂. Moderne und optimierte Hochöfen können bis zu 20 % einsparen.

Rund 70 % des Rohstahls werden nach diesem Verfahren hergestellt. Es ist das etablierte Massenproduktionsverfahren für Rohstahl. Der Nachteil des Verfahrens ist das entstehende CO₂.

Optimizing the blast furnace route in steel production can reduce CO₂-emissions and is crucial to tackling the climate crisis. Here are some ways in which this optimization can be achieved:

1. Verwendung von wasserstoffreichen Reduktionsmitteln: Die traditionelle Verwendung von Kokskohle als Reduktionsmittel im Hochofenprozess führt zu erheblichen CO2-Emissionen. Durch den Einsatz von wasserstoffreichen Reduktionsmitteln wie z.B. grünem Wasserstoff können die CO2-Emissionen deutlich gesenkt werden.
2. Verbesserung der Brennstoffeffizienz: Die Optimierung der Verbrennung im Hochofen kann die Energieeffizienz erhöhen und die CO2-Emissionen verringern. Dies kann durch eine bessere Luft- und Brennstoffverteilung und den Einsatz moderner Brennertechnologien erreicht werden.
3. CCS (Carbon Capture and Storage): Die Integration von CCS-Technologien in Hochofenanlagen ermöglicht es, CO2-Emissionen abzufangen und zu speichern, anstatt sie in die Atmosphäre freizusetzen.
4. Elektrifizierung der Prozesse: Der Einsatz von Lichtbogenöfen anstelle von Hochöfen ermöglicht die Nutzung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen und die Minimierung von CO2-Emissionen.
5. Nutzung erneuerbarer Energien: Die Nutzung erneuerbarer Energien wie Wind- und Solarenergie zur Stromerzeugung in der Stahlproduktion kann den CO2-Fußabdruck erheblich verringern.
6. Recycling und Kreislaufwirtschaft: Der verstärkte Einsatz von Recyclingmaterialien und die Förderung der Kreislaufwirtschaft tragen dazu bei, den Bedarf an neuer Stahlproduktion zu verringern und damit die CO2-Emissionen zu senken.
7. Prozessoptimierung und Wärmerückgewinnung: Die Optimierung der Prozesse in Hochofenanlagen und die Wärmerückgewinnung können den Energieverbrauch senken und die Effizienz steigern.
8. Forschung und Entwicklung: Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung neuer Technologien und Verfahren für eine CO2-arme oder CO2-freie Stahlproduktion ist von entscheidender Bedeutung.