Hintergrund

Die Eisen- und Stahlindustrie steht vor einem grundlegenden Wandel hin zur Nutzung grüner Wasserstoffprozesse. Biogene Materialien könnten dabei eine zentrale Rolle spielen – sowohl zur Prozessoptimierung als auch zur Beschleunigung der Transformation. Ziel dieses Projekts ist es, das Potenzial biogener Reststoffe als Ersatz für Erdgas oder als Ergänzung zu Wasserstoff im Direktreduktionsverfahren zu untersuchen – von Laborexperimenten bis hin zu einer industriellen Fallstudie.

Die Stahlindustrie verursacht rund 30 % der industriellen Treibhausgasemissionen in Deutschland, was eine Defossilisierung besonders dringlich macht. Während der konventionelle Hochofenprozess erhebliche CO₂-Emissionen verursacht, gilt die Direktreduktion (DR) als vielversprechende Alternative. Dabei wird Eisenerz unter Feststoffbedingungen reduziert, meist zu Eisenschwamm weiterverarbeitet und anschließend im Elektrolichtbogenofen zu Rohstahl geschmolzen. Besonders die wasserstoffbasierte Direktreduktion (H₂-DR) mit grünem Wasserstoff gilt als Schlüssel zur CO₂-Neutralität, ist jedoch aktuell durch Versorgungsengpässe, Infrastrukturlücken und technologische Unsicherheiten limitiert.

Deshalb wird die erdgasbasierte Direktreduktion (EG-DR) derzeit als Übergangstechnologie genutzt. Da Kohlenstoff für die Stahlherstellung unerlässlich ist, könnte Biomasse als erneuerbare Kohlenstoffquelle eine wichtige Rolle spielen. Biomasse kann fossiles Erdgas teilweise ersetzen und hilft, Emissionen zu senken. Sie lässt sich vielfältig einsetzen: energetisch zur Wärmeerzeugung, als Reduktionsgas im Schachtofen oder in fester Form bei der Pelletierung. Aufgrund ihrer breiten Verfügbarkeit und ihres hohen Anteils an den erneuerbaren Energien in Deutschland bietet Biomasse ein vielversprechendes Potenzial für den grünen Stahl der Zukunft.