CO2 aus Stahlwerken treibt die Schifffahrt mit grünerem Methanol an
Um das EU-Ziel der Klimaneutralität (Netto-Null-Emissionen von Treibhausgasen) bis 2050 zu erreichen, müssen dringend Wege zur Emissionsminderung gefunden werden. Im Jahr 2018 verantworteten die weltweiten Emissionen des Schifffahrtssektors etwa 3 % der durch menschliche Aktivitäten verursachten Emissionen. Die Stahlerzeugung ist ein energie- und CO2-intensiver Prozess. Auch die Stahlindustrie erzeugt etwa 5 % der CO2-Emissionen in der EU und 7 % weltweit. Das EU-finanzierte Projekt FReSMe hat einen Weg gefunden, beide Industriezweige in erheblichem Maße zu dekarbonisieren, indem der Output des einen mit dem Input des anderen verbunden wird, ohne dass neue Geräte oder Anlagen benötigt werden. Das Team entwickelte und optimierte eine innovative Kombination. Die CO2-Abscheidungstechnologie zur Abtrennung von CO2 aus dem Hochofengas von Stahlwerken wurde mit der Emissionen-zu-Flüssigkeiten-Methanolproduktion (Emissions-to-Liquids, ETL) gekoppelt, um Kraftstoff für die Schifffahrtsindustrie herzustellen.
CO2-Abscheidung gekoppelt mit Methanolproduktion
In Europa wird ein Großteil des Stahls im Hochofen-Sauerstoffaufblasverfahren hergestellt. Im Hochofen wird das im Eisenerz enthaltene Eisen durch eine Reduktionsreaktion vom Sauerstoff getrennt, wobei hauptsächlich Koks aus Kohle als Reduktionsmittel verwendet wird. Infolgedessen entstehen bei der Stahlproduktion neben Stahl auch erhebliche Restgase aus dem Hochofen, die Kohlenmonoxid, CO2 und Wasserstoff (H2) enthalten. Die Pläne zur Verringerung der vom Stahlsektor generierten Emissionen konzentrieren sich zunehmend darauf, diese bestehenden Stahlproduktionsverfahren durch neue Stahlwerke zu ersetzen, die auf der Direktreduktion von Eisen unter Verwendung von H2 basieren. Dieser Übergang wird jedoch Zeit und Geld kosten. FReSMe wandte sich dem sorptionsgestützten Wassergas-Shift-Verfahren (SEWGS) für die CO2-Abscheidung und H2-Produktion zu, der vor etwa einem Jahrzehnt vor allem im Rahmen der früheren EU-finanzierten Projekte CACHET und CAESAR entwickelt wurde. FReSME hat erfolgreich nachgewiesen, dass sich diese Technologie besonders gut für die CO2-abscheidung in Stahlproduktionsprozessen eignet. Der nächste Schritt bestand darin, dieses CO2 zu recyceln. Methanol ist eine vielseitige, CO2-arme, wasserstoffreiche Chemikalie, die derzeit hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen hergestellt wird. Um die größeren Mengen an abgeschiedenem CO2 für die Herstellung von Methanol nutzbar zu machen, musste die H2-Menge aufgestockt werden. „Der reine H2-Strom aus der SEWGS-Abscheidungsanlage wurde mit erneuerbarem H2 aus der Wasserelektrolyse kombiniert. Das H2 wurde in der Emissionen-zu-Flüssigkeiten-Anlage mit dem im sorptionsgestützten Wassergas-Shift-Verfahren abgeschiedenen CO2 umgewandelt, um CO2-armes Methanol in Kraftstoffqualität zu erhalten – einen sauberen Kraftstoff, der die strengsten Emissionsvorschriften erfüllt“, erklärt Projektkoordinator David Cuesta Pardo von NTT DATA.
Vom Hochofengas aus der Stahlindustrie zum Methanol für die Schifffahrtsindustrie
Das Methanol von FReSMe wurde erfolgreich für den Antrieb eines Roll-on/Roll-off-Frachtschiffs verwendet, das Göteborg in Schweden mit Kiel in Deutschland verbindet. Damit wurde gezeigt, dass CO2 recycelt werden kann und zu einer Verringerung des Bedarfs an fossilen Brennstoffen und zur Reduzierung der Emissionen beiträgt. „Ohne die finanzielle Unterstützung der EU für die Erprobung innovativer Technologien und die Förderung des Technologietransfers würden viele Technologien keine nennenswerte Wirkung erzielen. Dank der EU-Finanzierung von FReSMe haben sowohl die SEWGS- als auch die ETL-Technologien bei den komplexen Gemischen von Hochofenabgasen einwandfrei funktioniert und bewegen sich auf einen großtechnischen Einsatz zu“, schließt Cuesta Pardo. Die Vielseitigkeit von SEWGS wird nun durch die Herstellung von Ammoniak aus Hochofengas demonstriert, sodass das Verfahren hochskaliert werden kann. Die ETL-Technologie hat den kommerziellen Status erreicht, und die ersten Großanlagen wurden gerade in Betrieb genommen. Das Projekt hat erneut gezeigt, dass Kreislaufwirtschaft und Industriesymbiose zur Dekarbonisierung eines wesentlichen Teils der Wirtschaft beitragen können.
Schlüsselbegriffe
FReSMe, Stahl, CO2, Methanol, H2, SEWGS, sorptionsgestützte Wassergas-Shift-Reaktion, Schifffahrt, Hochofengas, ETL, Emissionen-zu-Flüssigkeiten, CO2-Abscheidung
