Metallurgie en giettechnologie decarboniseren

De grote metallurgische staalbedrijven Primetals, Tenova en SMS Group lieten op de Bright World of Metals technologieën en trajecten zien voor de productie van klimaatneutraal staal. Het doel van de staalbedrijven is om de productie in alle processtappen koolstofvrij te maken. De focus ligt daarbij met name op het koolstofvrij maken van de eerste fase, de productie van ruwijzer. Ruwijzer wordt nog steeds grotendeels geproduceerd in kolengestookte hoogovens, waardoor het verantwoordelijk is voor ongeveer 85 procent van alle koolstofemissies tijdens het gehele staalproductieproces. Het verminderen van de CO2-uitstoot of zelfs CO2-neutraliteit kan worden bereikt door twee benaderingen te volgen: het ontstaan van kooldioxide te vermijden (Carbon Direct Avoidance, CDA), of kooldioxide af te vangen en opslaan (Carbon Capture and Storage) of het te gebruiken (Carbon Capture and Utilization, CCU).

Nieuwe staalfabrieken

De aanwezigheid van nieuwe kansen die gepaard gaan met het koolstofarm maken van de economie werd geïllustreerd door projecten van nieuwe staalbedrijven. Tot een paar jaar geleden werd de bouw van nieuwe staalfabrieken in Europa gezien als ondenkbaar vanwege de mondiale overcapaciteit. In tijden van klimaatverandering is dit niet langer het geval. Bovenal zijn de grote voertuigfabrikanten en hun leveranciers al bezig met het veiligstellen van koolstofarm of toekomstig klimaatneutraal ‘groen staal’ voor eigen gebruik. De eerste klimaatneutrale staalfabriek H2 Green Steel van SMS Group, die momenteel in aanbouw is in het noorden van Zweden, wil een van de nieuwe rolmodellen zijn.

Concurrent Primetals kondigde een tegenhanger in het zuiden aan. Samen met het Spaanse bedrijf Hydnum Steel gaat Primetals een klimaatneutrale staalfabriek bouwen in Puertollano in Castilië. Hydnum Steel wil met hernieuwbare energie en lokaal geproduceerde groene waterstof één van de belangrijkste productielocaties voor groen staal in Europa worden. De fabriek is opgezet met een directe reductie-installatie voor de productie van sponsijzer op basis van aardgas, later waterstof en elektrisch staal met behulp van hernieuwbare energie. De initiële plannen betreffen de productie van 1,5 miljoen ton warmgewalst bandstaal per jaar, inclusief hogesterkte vlakstaalkwaliteiten voor de automobielindustrie. Tot 2030 kan de capaciteit worden uitgebreid tot 2,6 miljoen ton warm- en koudgewalst vlakstaal.

Gevestigde staalproducenten, van ArcelorMittal tot Voestalpine, hebben ook stappen gezet in de richting van klimaatneutraliteit. De strategieën verschillen, zoals blijkt uit de voorbeelden van Thyssenkrupp Steel en Salzgitter. Salzgitter schakelt over van de traditionele hoogoven naar een elektrische staalproductie. Het doel is om groene waterstof en directe reductie te gebruiken volgens het energiron-proces ontwikkeld door Tenova en Danieli om sponsijzer te produceren, dat vervolgens samen met toegevoegde schroot weer vloeibaar wordt gemaakt met behulp van een elektrische boog die nog door Primetals moet worden gebouwd. Thyssenkrupp is van plan de productie van ruwijzer koolstofvrij te maken en tegelijkertijd de staalproductie op peil te houden door middel van het zuurstofconversieproces.

Staalbedrijven willen de productie van staal in alle processtappen koolstofvrij maken. De focus ligt daarbij met name op het koolstofvrij maken van de productie van ruwijzer.

Installaties klaar voor waterstof

Met zijn ‘Green Steel’-portfolio was Primetals ook vertegenwoordigd op Metec met decarbonisatietechnologieën. Primetals voert projecten uit voor de klimaatvriendelijke productie van ruwijzer voor bijvoorbeeld voestalpine in Oostenrijk. Voor de twee aangekondigde GravitHy-projecten in Frankrijk en Finland bouwt Primetals nieuwe ‘waterstofklare’ directe reductie-installaties die eerst zullen worden geëxploiteerd op aardgas, en zodra dit beschikbaar komt, op waterstof uit hernieuwbare energiebronnen.

In samenwerking met Primetals kiest staalproducent ArcelorMittal op zijn Belgische locatie in Gent voor een alternatieve aanpak om de hoogoven koolstofvrij te maken door CO2 af te vangen en te gebruiken. Het project Steelanol maakt gebruik van een CCU-fabriek voor het afvangen en gebruiken van koolstof om de emissies van hoogovens om te zetten in ethanol dat kan worden gebruikt voor de productie van duurzame brandstof en andere goederen. De fabriek ging in mei in bedrijf en werd gebouwd door Primetals in samenwerking met de Amerikaanse technologiepartner LanzaTech.

De eerste in Gent geproduceerde ethanol werd door LanzaTech en Primetals gepresenteerd tijdens een gezamenlijk evenement bij Metec. Zodra de Steelanol-fabriek volledig operationeel is, zou deze jaarlijks 125.000 ton CO2-uitstoot moeten kunnen besparen en 80 miljoen liter ethanol moeten kunnen produceren. “Het doel van de staalsector, om tot 2050 een nettoproductie van nul te bereiken, hangt af van de ontwikkeling van revolutionaire CCU-technologieën”, zegt Alexander Fleischanderl, hoofd van de taskforce ‘Green Steel’ bij Primetals. Zelfs staalfabrieken die overstappen van meer koolstofintensieve productiemethoden naar nieuwe productiemethoden, kunnen met behulp van de LanzaTech-technologie een breed scala aan gasstromen gebruiken zonder dat er enige significante verandering van de fabrieken nodig is. Deze flexibiliteit zou uiterst interessant zijn voor de toekomst van de industrie.

Concurrent Tenova heeft ook een toppositie verworven als het gaat om de transformatie van de staalindustrie, dankzij zijn werk op het gebied van Energiron Direct Reduction. In Düsseldorf presenteerde de Italiaanse specialist een breed portfolio aan technologieën. De door de Italianen aangeboden oplossingen reiken tot de volledige vervanging van de hoogoven door op waterstof gebaseerde directe reductie- en vlamboogovens. Met de Energiron-technologie kan de CO2-uitstoot tijdens de DRI-productie stap voor stap worden verminderd, van het gebruik van aardgas tot het volledige gebruik van waterstof.

Elektrisch ovenconcept

Duurzaamheid en decarbonisatie bepalen ook de ontwikkeling bij het Oostenrijkse Andritz. Met een nieuw concept voor elektrische ovens demonstreert de bedrijfsdivisie Andritz Metals hoe energie kan worden bespaard en de uitstoot in de staalindustrie kan worden verminderd. Voor voestalpine Wire Rod Austria heeft Andritz een elektrisch verwarmde oven ontwikkeld en gebouwd. Met een bruikbaar volume van 100 kubieke meter kunnen tientallen stalen staven, elk met een lengte van 18 meter, in één en dezelfde kamer tegelijkertijd tot 1.200 oC worden verwarmd en weer worden afgekoeld. Het aggregaat maakt gebruik van 100% elektrische verwarming en verbruikt tot 25% minder procesenergie vergeleken met een klassieke oven met een conventionele aardgasbrander, en genereert ter plaatse geen directe koolstofemissies.

Het volgende beurskwartet GIFA, Metec, Thermprocess en Newcast presenteert zich van 21 tot 25 juni 2027 opnieuw in Düsseldorf.