Energietechnik Abschied vom Hochofen

In Hochöfen herrschen Temperaturen von bis zu 2100 Grad Celsius. Nach dem sogenannten Abstich fließt das flüssige Roheisen ab.

(Foto: dpa)
  • Weltweit hat die Stahlindustrie einen Anteil von sieben Prozent an den menschgemachten Kohlendioxidemissionen.
  • Diese Menge wollen Stahlhersteller künftig senken, indem sie bei der Erzverarbeitung Wasserstoff statt Kohle einsetzen.
  • Umweltfreundlich wird der Prozess nur, wenn der Wasserstoff klimaneutral, etwa mithilfe von Sonnen- oder Windstrom, hergestellt wird.
Von Andrea Hoferichter

Ein bisschen Vorfreude ist Volker Hille von der Salzgitter AG schon anzumerken, als er die Gitterrosttreppe zur untersten Ebene von "Hochofen B" erklimmt. In dem stählernen, etwa 80 Meter hohen Turm aus dunklem Stahl, Innentemperatur bis zu 2100 Grad Celsius, wabert flüssiges, weiß glühendes Roheisen: eine Art Ursuppe für verschiedenste Stahlprodukte, vom Autoblech bis zum Windradturm. Nach dem Abstich, etwa alle 60 Minuten, fließt das heiße Metall wie Lava durch feuerfest ausgekleidete Rinnen in Transportwagen zur weiteren Aufbereitung. "Der Prozess fasziniert mich immer noch, obwohl ich schon seit 21 Jahren in der Stahlindustrie arbeite", sagt Hille.

Der promovierte Physiker und Ingenieur hält seine Hand an einen von zig armdicken schwarzen Schläuchen, die in den Ofen führen "Hier wird gemahlene Kohle durchgepumpt. Man fühlt sie förmlich strömen", sagt er. Sie ergänze den Koks im Hochofen, der aus besonderen Steinkohlesorten gewonnen werde. Beide Kohleformen enthalten Kohlenstoff, die wichtigste Zutat für das Glutbad, denn er sorgt für die nötige Hitze und befreit das Eisenoxid im Erz von Sauerstoff, "reduziert" es zu metallischem Eisen, wie Chemiker sagen. Allerdings wird er dabei zu Kohlendioxid und so zum Problem fürs Klima. Allein bei der Salzgitter AG werden jedes Jahr acht Millionen Tonnen CO₂ in die Luft gepustet. Weltweit hat die Stahlindustrie einen Anteil von sieben Prozent an den menschgemachten Kohlendioxidemissionen.

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Diesen Anteil wollen Stahlhersteller künftig senken, für den Klimaschutz und auch weil in den nächsten Jahren Emissionszertifikate für Kohlendioxid verknappt und damit teurer werden sollen. Die Strategie, die unter anderem der Salzgitter-Konzern gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft im Projekt "SALCOS" verfolgt, ist, Kohle durch Wasserstoff zu ersetzen. Statt Kohlendioxid entstünde schlicht Wasser. Der Wasserstoff wiederum ließe sich klimaneutral, etwa mithilfe von Sonnen- oder Windstrom, aus Wasser herstellen. Einige Stahlkonzerne optimieren die Wasserelektrolyse gerade in Pilotanlagen. Durch den Umstieg könnte außerdem der umweltzerstörende Kohleabbau etwas gebremst werden.

Der radikale Kohlenverzicht wäre das Aus für den Hochofen. Denn das Eisenerz würde künftig in festem Zustand in sogenannten Direktreduktionsanlagen von heißem Wasserstoff durchströmt und so reduziert werden. Das Produkt, sogenannter Eisenschwamm, müsste anschließend in Elektrolichtbogenöfen, die bisher vor allem beim Schrottrecycling zum Einsatz kommen, geschmolzen und veredelt werden. Die nötige Hitze entsteht hier durch eine Art Dauerblitz zwischen zwei Elektroden. "Das Konzept macht natürlich nur Sinn, wenn der Strom für die Wasserstofferzeugung und für die Elektrolichtbogenöfen aus regenerativen Quellen stammt", betont Hille.

Direktreduktionsanlagen sind keine neue Erfindung. Nur werden sie bisher mit Erdgas, also im Wesentlichen mit Methan, betrieben und vor allem dort, wo das Gas in Massen verfügbar und billig ist. "Methan ist zwar fossiler Herkunft, aber eine wasserstoffreiche Verbindung, mit der bei der Eisenreduktion erheblich weniger Kohlendioxid entsteht als mit Kohle", sagt Hille. Auch eine neu gebaute Direktreduktionsanlage in Salzgitter würde nicht gleich mit 100 Prozent Wasserstoff laufen, sondern mit schrittweise sinkenden Methananteilen. Denn es ist noch unklar, wann genügend regenerativ erzeugter Wasserstoff zur Verfügung steht.

"Stimmen die wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen, können wir sofort mit der Umstellung beginnen", sagt Heinz Jörg Fuhrmann, Vorstandsvorsitzender der Salzgitter AG. Dann ließen sich durch den Ersatz eines ersten von drei Hochöfen im Jahr 2025 etwa 25 Prozent Kohlendioxid einsparen und etwa 20 Jahre später, ganz ohne Hochöfen, deutlich mehr als 80 Prozent. Für einen wirtschaftlichen Betrieb sei allerdings eine Befreiung von der EEG-Umlage zum Ausbau erneuerbarer Energien gefragt und eine staatliche Anschubfinanzierung für die nötigen Investitionen in Milliardenhöhe. "Das ist natürlich ein dickes Brett", räumt Fuhrmann ein. "Andererseits sind immer wieder auch Wirtschaftsprojekte von der EU gefördert worden, wenn sie gesellschaftlichen Mehrwert hatten, zum Beispiel Airbus als wettbewerbsfähiger europäischer Flugzeugbauer."