Steht die Stahlbranche vor ihrer größten Transformation?

00:00:00: Dieser Podcast wurde mit Unterstützung unseres Werbepartners finanziert.

00:00:09: Stahl braucht jeder Mensch.

00:00:11: Und das täglich.

00:00:12: Ob beim Autofahren, Kochen, Arbeiten oder Wohnen.

00:00:16: Stahl ist in unzähligen Produkten verarbeitet und begleitet uns oft, ohne dass wir es bewusst wahrnehmen.

00:00:22: Von Brücken über Werkzeuge bis hin zu medizinischen Geräten.

00:00:25: Seine Vielseitigkeit macht ihn unverzichtbar.

00:00:29: Dennoch hat Stahl Teil sein schlechtes Image.

00:00:32: Dabei wird oft übersehen, dass Stahl sehr langlebig, vollständig recycelbar und essentiell für die Energiewende ist, etwa beim Bau von Windrädern, Wasserstofftanks oder Elektroautos.

00:00:43: Die Herausforderung liegt nicht darin, Stahl zu ersetzen, sondern ihn nachhaltiger zu produzieren und intelligente einzusetzen.

00:00:51: Smarte Lösungen für diesen Bereich kommen und es wird nicht weiter überraschen, von der Montanuniversität Leoben.

00:00:58: Damit willkommen beim Innovationsforum der Presse.

00:01:02: Welche Möglichkeiten es heute in der Stahlproduktion gibt, welche Rolle die Montanuniversität Leoben als österreichische Innovationsuniversität dabei spielt und was das für Studierende, Forschende und Lehrende bedeutet, bespricht Michael Köttritsch mit Professorin Susanne Michelitsch, Leiterin des Lehrstuhlseisen- und Stahlmetallogie an der Montanuniversität Leoben und des Christian-Doppler-Labor-Vereinschlussmetallogie.

00:01:28: Außerdem zu Gast im Presse-Studio ist Daniel Ernst vom Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallologie an der Universität Leoben.

00:01:38: Susanne Michalic, viele Schwärmen vom gestellten Körper.

00:01:42: Wenn es dann um Stahl geht, dann merkt man oft, dass Stahl doch nicht ein so gutes Image hat.

00:01:47: Woran liegt das?

00:01:49: Ja, die Herstellung des Werkstoffs Stahl wird sehr oft mit einem hohen Energiebedarf und auch hohen CO-Zweihemissionen assoziiert.

00:01:58: Das ist auch so, aber unsere Gesellschaft, wie wir sie heute kennen, wäre ohne Stahl trotzdem sehr, sehr anders und wir können eigentlich auf den Werkstoffs nicht verzichten.

00:02:09: Warum?

00:02:10: Stahl zeichnet sich durch seine Diversität und Vielfalt in den Eigenschaften aus, wodurch sehr, sehr viele unterschiedliche Anwendungen möglich sind.

00:02:22: Vor allem dieses Zusammenspiel von Festigkeit und Sehigkeit macht ihn für viele Einsätze einzigartig und dadurch ist er für viele Anwendungen der Werkstoff der Wahl.

00:02:36: Sie müssen angesprochen, die CO²-Emissionen bei der Herstellung sind sehr hoch.

00:02:39: Wie kann man diese Emissionen reduzieren?

00:02:42: Ja, wir haben aktuell, global gesehen, ungefähr eine Million Tonnen Stahl, die jährlich produziert werden, in dreitausend unterschiedlichen Stahlgüten, je nach Anwendung.

00:02:57: Und prinzipiell teilt man groß Ein in zwei Drittel über die sogenannte integrierte Route, also eine Abfolge von Hochofen mit einem nachfolgenden LD-Konverter produziert werden und ein Drittel, tendenz aber aktuell steigend über die Elektro-Lichtbogen-Ofen-Route oder auch die Recycling-Route.

00:03:20: Was möchte man im Zuge der Transformation jetzt umstellen?

00:03:24: Wir brauchen andere bzw.

00:03:27: adaptierte Prozesse und wir brauchen auch eine Veränderung und Adaptierung des Rohstoffmixes.

00:03:34: Daniel Ernst, wenn wir von CO²-Emissionen sprechen, von welchen Größenordnungen ist da die Rede?

00:03:40: Also bei der Hochofenroute, je nach Betrachtungsweise sind die CO²-Emissionen relativ hoch, so circa ... zwischen ein Komma acht bis zwei Komma drei Tonnen an CO zwei pro Tonnen Rohstahl.

00:03:53: Vergleichsweise im Elektro-Lichtbogenofen, also die Recyclingroute, werden nur rund null Komma drei Tonnen CO zwei pro Tonnen an Rohstahl emittiert.

00:04:01: und werden diese Lichtbögen noch mit erneuerbaren Energien bzw.

00:04:05: grünen Strom betrieben, kann man diese auch noch weiter senken.

00:04:09: Das heißt, diese Technologie spielt auch in Zukunft global gesehen eine immer größere Rolle, aber sie hat auch die einige technische Grenzen.

00:04:18: Stahl an sich ist eine Legierung aus Eisen, Kohlenstoff und diversen anderen Elementen.

00:04:23: Und nicht alle Elemente können mittels Elektrolichtbogenofen entfernt werden.

00:04:27: Das heißt, speziell für hochreine Stahlgüten kann dieser Verfahrensweg nicht gewählt werden.

00:04:34: Das heißt, man ist in Zukunft auch noch immer auf frischen Stahl, basierend auf Eisenerzen angewiesen.

00:04:40: Und um die Emissionen dieser Branche zu senken, müssen die Hilfe für verwendeten Reduktionstechnologien CO² arm oder im besten Fall CO² frei betrieben werden.

00:04:53: Das heißt ... Die Transformation der Stahlindustrie ist ein schrittweiser Umstellungsprozess, wo auch diverse andere Technologien unterschiedlichen Reife gerade ist, man nennt das Technological Readiness Level, berücksichtigt werden.

00:05:07: Das heißt, es gibt auch Entwicklungen für komplett neue Verfahren und Prozesse, die auch jetzt noch nicht den Industrie- bzw.

00:05:15: industriellen Maßstab erreicht haben.

00:05:18: Aber die Umstellung Passiert einerseits auf der Verfügbarkeit der Rohstoffe, andererseits auch auf die regionalen Gegebenheiten Energie und Wasserstoff sowie die diverse andere Technologien.

00:05:33: Um ein Bild zu bekommen, wie wird Stahlproduktion in der Zukunft aussehen?

00:05:37: In der Zukunft werden auch beispielsweise Direktreduktionsverfahren eine sehr große Rolle spielen.

00:05:43: Dabei werden Eisenärzte mit Methan, also CH-IV, und in Zukunft vermehrter Einsatz von Wasserstoff reduziert.

00:05:50: Es entsteht dadurch Eisenschwarm oder Direct Reduced Iron, DRI, und dieser Schritt ersetzt die Reduktion im Hochofen.

00:06:01: Anstelle von Kohlenstoff wird Wasserstoff verwendet, das heißt entsteht anstelle von CO₂H₂O, also Wasser- beziehungsweise Wasserdampf.

00:06:13: Nichtsdestotrotz muss gesagt werden, dass der Hochofenprozess eine über Jahrzehnte optimierte Technologie ist, die uns auch in den nächsten Jahren während der Transformation begleiten wird.

00:06:24: Das heißt, durch den Bau von Elektrolichtbogenölfen in Österreich heißt es nicht gleichzeitig, dass alle Hochölfen bis zu Jahrzehnte und Jahrzehnte abgestellt werden.

00:06:32: Österreich war ja auch schon in der Vergangenheit sehr innovativ, wenn es um Stahlherstellung gegangen ist.

00:06:37: Das Linz-Donnerwitz-Verfahren, das in Linz und Donnerwitz in den neunzehnfünfziger Jahren entwickelt worden ist, ist ja ein gutes Beispiel dafür.

00:06:45: Genau, der LD-Prozess basiert auf der Idee flüssiges Roh-Eisen in einem Konverte mit Sauerstoff zu behandeln.

00:06:51: Dabei können unerwünschte Elemente wie Kohlenstoff oder Phosphor oxidiert und entschärmt werden.

00:06:57: Das Produkt, sogenannte Rohstahl, Der muss aber noch weiter veredelt werden, um auch später die gewünschten mechanischen Eigenschaften einstellen zu können.

00:07:06: Das heißt, die weiteren Prozessschritte, die sogenannte Sekundärmetologie, gefolgt vom Gießprozess, Verformung sowie auch wärmer Behandlungsprozesse haben.

00:07:15: Jetzt wird an der Montan Universität Leoben an der Stahlrevolution, wenn man so möchte, gearbeitet.

00:07:20: Wie innovieren Sie die Lichtbogen und plasma-basierten Prozesse?

00:07:24: An der Montano-Universität León betreiben wir einen Lichtbogenofen, der neue Wege der Stahlerzeugung aufzeigen soll.

00:07:31: Dabei wollen wir Verfahren weiterentwickeln, mit denen es ermöglicht wird, in den nächsten Jahrzehnten, abseits der Hochofenroute auf industriellen Maßstab, grünen Stahl herzustellen.

00:07:43: Dabei ist z.B.

00:07:43: wichtig, das Verhalten eines geänderten Einsatzmixes, Shot und DIY, im Lichtbogenofen unter Oxidierender bzw.

00:07:51: auch Reduzierender.

00:07:54: Atmosphäre sowie auch eine Alternative von Kohlenstoff zur Reduktion.

00:07:59: Das heißt, Kohlenstoff wird nicht als Reduktionsmittel- und Energieträger verwendet.

00:08:05: Wir setzen Wasserstoff beziehungsweise auch Wasserstoffblasme ein und mit diesem Verfahren wollen wir einen neuen Prozess etablieren, der nicht nur die CO-II-Emissionen herab setzt, sondern auch einen Grundstein für eine nachhaltige Zulassung.

00:08:22: künstliche Stahlherstellung gibt.

00:08:24: Sie haben uns Bilder und Videos vom Lichtbogenofen mitgebracht.

00:08:27: Was ist hier zu sehen?

00:08:29: Ja, der Lichtbogenofen, die neue Forschungseinrichtung angesiedelt im Wasserstoff-Kohlenstoffzentrum der Montano-Universität Leoben, ermöglicht die experimentellen Untersuchungen diverser Lichtbogen-basierter Technologien zur Stahlherstellung.

00:08:43: Mit mehreren Elektronen werden Lichtbogen gezündert und diese schmelzen dann das Einsatzmaterial.

00:08:49: Über eine zentrale Lanze lassen sich dann unterschiedliche Atmosphären, oxidierende oder reduzierende Atmosphären einstellen, je nachdem welche Schmelztechnologie untersucht werden soll.

00:09:00: Weiteres können wir aber auch noch ein Wasserstoff zugeben, der mit der oxidischen Schmelze reagiert, den Sauerstoff bindet und es entsteht das klimafreundliche Produkt Wasserdampf.

00:09:12: Und im Video ist zu sehen, dass dann die resultierende metallische Phase kann durch das Kippen des gesamten Reaktorgefäßes abgestochen werden und somit wollen wir einen neuen Prozessweg zur Produktion von Grünen Stahl zeigen.

00:09:26: So ein Lichtbogenofen ist ein faszinierendes Gerät.

00:09:29: Wie lange hat es gedauert, den Lichtbogenofen zu planen und was hat er gekostet?

00:09:33: Also die Planung, Auslegung und Konstruktionen im Betriebnahme erstreckte sich über den Zeitraum von drei Jahren.

00:09:40: Und für die Errichtung wurden Investitionsmittel von ca.

00:09:43: eine halbe Million Euro ausgewendet.

00:09:47: Susanne Michielic, wir haben jetzt mehrfach schon von Wasserstoff gehört.

00:09:50: für viele ein Hoffnungselement.

00:09:52: Aber es gibt auch gewisse Nachteile, die mit Wasserstoffen hergehen.

00:09:56: Welche sind das?

00:09:58: Ja, genau.

00:09:58: Man muss das aus verschiedenen Perspektiven betrachten.

00:10:01: Aus der metallurgischen Perspektive versuchen wir eben, den Wasserstoff als Prozessgas einzusetzen, als Alternative zu anderen Reduktionsmitteln.

00:10:11: Aber natürlich kann Wasserstoff im Produkt, also als Bestandteil des Stahls, negative Auswirkungen, Versprüedungsneigung, negative Beeinflussungen von Korrosionseigenschaften

00:10:23: haben.

00:10:24: Das ist ein zentraler Punkt, den man mitdenken muss.

00:10:27: Wir wollen natürlich die CO²-Emissionen in der Stahlherstellung möglichst reduzieren, aber das Produkt, das am Schluss herauskommt, muss natürlich die entsprechende Qualität für die diversen Anwendungen aufweisen.

00:10:43: Um das ganz konkret zu machen, diese nicht metallischen Einschlüsse sind ein Problem.

00:10:47: Wie äußern Sie sich?

00:10:49: Ja, nicht metallische Einschlüsse sind ein generelles Phänomen, das sich negativ auf Prozessstabilität und Produktqualität auswirken kann.

00:10:59: Ist aber nichts, das jetzt im Zuge der Transformation neu auftritt.

00:11:02: Das beschäftigt uns eigentlich schon seit langer Zeit.

00:11:06: Wie kann man sich das vorstellen?

00:11:07: Ich vergleichs gerne mit Schokolade, mit unterschiedlichen Füllungen und eine große Haselnuss.

00:11:14: hat andere Brucheigenschaften in der Schokolade als vereinverteilte Haselnussstückchen in der Schokolade.

00:11:21: Und sehr vereinfacht kann man sich das beim Stahl ähnlich vorstellen.

00:11:25: Das heißt, wenn so große Partikel im Stahlprodukt zu finden sind, führt das zum Materialdefekten, Resonanzierung etc.

00:11:33: und dadurch zu negativen Einflüssen auf die Produktqualität.

00:11:37: Aber noch ist der Einsatz von Wasserstoff in der Stahlproduktion ja eine Zukunftsvision.

00:11:42: Was schätzen Sie, wann kann das Realität werden?

00:11:45: Ja, das ist gar nicht so einfach zu beantworten.

00:11:48: Natürlich ist es so, dass der Einsatz oder das Potenzial von Wasserstoff jetzt nicht neu ist.

00:11:54: Das weiß man schon seit Jahrzehnten.

00:11:58: Aber es geht natürlich um die Schaffung der entsprechenden Rahmenbedingungen.

00:12:02: Für uns ist es wichtig, dann gerüstet zu sein, dass die Prozesse entsprechend mit dem Einsatz von Wasserstoff betrieben werden.

00:12:11: können.

00:12:12: Und das dauert natürlich, man muss immer die Skalierbarkeit mitdenken.

00:12:17: Eines ist Wasserstoffanwendung im Labor-Maschstab.

00:12:21: Wir haben aber von den eineinhalb Milliarden Tonnen gesprochen.

00:12:24: Das heißt, das auf den industriellen Maßstab hoch zu skalieren, braucht natürlich Zeit.

00:12:29: Aber die Montana-Universität mit ist ja sicher einer der Innovationstreiber im System.

00:12:35: Vielen Dank Ihnen beiden für diese Einblicke.

00:12:37: Wir haben viel gelernt über Stahl, über die Herausforderungen bei der Produktion und die Forschungstätigkeit der Montanen Universität Leoben.

00:12:46: Das

00:12:46: war der Presse-Podcast im Rahmen des Innovationsforums zur intelligenten Stahlproduktion und Nutzung der Zukunft.

00:12:53: Wir bedanken uns fürs Zuhören.