CO2-reduzierter Stahl – Nachhaltig und klimafreundlich
Stahl ermöglicht den Bau von Brücken, Schiffen, Industrieanlagen und Hochhäusern und ist aus der modernen Welt nicht mehr wegzudenken. Doch die herkömmliche Stahlproduktion gehört zu den größten CO2-Verursachern weltweit. Rund sieben Prozent der globalen CO2-Emissionen stammen aus der Stahlindustrie.
Die Nachfrage nach umweltfreundlichen Alternativen wächst rasant. CO2-reduzierter Stahl bietet dieselbe Festigkeit, Handhabung und Langlebigkeit wie herkömmlicher Stahl, jedoch mit einer deutlich besseren Umweltbilanz.
Doch was bedeutet CO2-reduzierter Stahl? Welche Technologien ermöglichen die CO2-Reduktion? Und wann wird CO2-freier Stahl für die Industrie nutzbar? In diesem Beitrag erfahren Sie alle wichtigen Informationen über nachhaltigen Stahl.
Was ist CO2-reduzierter Stahl?
CO2-reduzierter Stahl wird mit Methoden hergestellt, die einen geringen CO2-Ausstoß im Produktionsprozess verursachen. Dabei kommen verschiedene Technologien zum Einsatz.
- Elektrische Lichtbogenöfen mit grünem Strom: Traditionelle Hochöfen basieren auf Kohle oder Koks. Moderne EAF-Anlagen nutzen hingegen erneuerbaren Strom, um recycelten Stahlschrott einzuschmelzen. Das spart bis zu achtzig Prozent CO2 im Vergleich zur herkömmlichen Stahlherstellung.
- Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff: Bei der klassischen Eisenherstellung wird Eisenerz mit Kohlenstoff reduziert, dabei entstehen große Mengen CO2. Mit dem Direct-Reduced-Iron-Verfahren ersetzt grüner Wasserstoff den Kohlenstoff. Das Ergebnis ist eine fast emissionsfreie Stahlherstellung.
- Hochofen-Optimierung mit Wasserstoff und Biomasse: Einige Hersteller reduzieren ihren Kohlenstoffanteil durch den Einsatz von Wasserstoff oder biogenen Ersatzstoffen, um den CO2-Ausstoß zu senken.
- CO2-Abscheidung und Speicherung: Ein weiteres Verfahren ist die CO2-Abscheidung, bei der das entstehende Kohlendioxid eingefangen und dauerhaft gespeichert wird, anstatt in die Atmosphäre zu gelangen.
- Erhöhung des Recycling-Anteils: Stahl ist zu hundert Prozent recycelbar, ohne an Qualität zu verlieren. Der vermehrte Einsatz von recyceltem Stahl reduziert nicht nur CO2-Emissionen, sondern spart auch wertvolle Rohstoffe.
Dank dieser Technologien ist es möglich, den CO2-Ausstoß um dreißig bis achtzig Prozent im Vergleich zu traditionellem Stahl zu reduzieren.
Wann wird CO2-freier Stahl verfügbar sein?
CO2-freier Stahl, also vollständig ohne fossile Brennstoffe hergestellt, wird erst ab etwa 2045 in großen Mengen verfügbar sein.
Einige Unternehmen haben bereits Pilotanlagen für vollständig CO2-freien Stahl in Betrieb genommen.
Warum dauert es so lange?
Die Umstellung auf CO2-freie Produktion erfordert massive Investitionen in neue Anlagen, die Bereitstellung von grünem Wasserstoff und den Aufbau einer stabilen Lieferkette für erneuerbare Energien. Bis dahin bleibt CO2-reduzierter Stahl die umweltfreundlichste Option.
Welche CO2-reduzierten Stahlgüten gibt es?
CO2-reduzierter Stahl ist in verschiedenen Güten verfügbar. Besonders im Brücken- und Schiffbau sind folgende Stahlsorten relevant:
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Stahlsorte
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Eigenschaften
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S355J2+N
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Brückenbau, hochbelastbare
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S355J2+N nach Bahnnorm DBS 918002-02
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Brückenbau nach ZTV-ING und Vorgabe DBS918005
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S235J2+N
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Gehweg- und Fahrradbrücken, Bauwesen
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S235J2+N nach Bahnnorm DBS 918002-02
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Gehweg und Fahrradbrücken nach ZTV-ING und Vorgabe DBS918005
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S355J2W
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Wetterfeste Stahlkonstruktionen
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S355J2WP
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Außenbereiche mit natürlichem Korrosionsschutz
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D36
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Schiffbau, Offshore-Konstruktionen
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E36
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Schwerlastbereiche, Werften
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Grad A
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Allgemeiner Schiffbau, maritime Anwendungen
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Diese Stahlgüten bieten die gleichen mechanischen Eigenschaften wie konventioneller Baustahl, jedoch mit reduzierten CO2-Emissionen.
Technische und chemische Zusammensetzung von CO2-reduziertem Stahl
Grundsätzlich ist die chemische Zusammensetzung gegenüber konventionellen Baustahl gleich.
- C (Kohlenstoff): Der Kohlenstoffgehalt im Stahl beeinflusst seine Festigkeit und Zähigkeit. In CO2-reduziertem Stahl kann der Kohlenstoffanteil je nach Fertigungstechnik und Endprodukt variieren. Die typischen Gehalte liegen zwischen 0,05 und 0,2 %.
- Mn (Mangan): Mangan wird hinzugefügt, um die Festigkeit und Verarbeitbarkeit des Stahls zu verbessern. Typischerweise liegt der Mangananteil bei 0,8 bis 1,6 %.
- Si (Silizium): Silizium dient der Entschwefelung und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Der Anteil liegt üblicherweise bei 0,2 bis 0,5 %.
- P (Phosphor): Phosphor ist in geringen Mengen enthalten (0,02 bis 0,1 %), da es die Zähigkeit des Stahls negativ beeinflussen kann.
- S (Schwefel): Schwefelgehalt ist auf minimalste Werte von 0,02 bis 0,05 % beschränkt, um die Schweißbarkeit zu maximieren.
- Cr (Chrom), Ni (Nickel): In speziellen Stählen, wie dem rostfreien Stahl, sind auch Chrom und Nickel enthalten, jedoch in geringeren Mengen als bei hochlegierten Edelstählen.
Die Kombination dieser Elemente verleiht dem CO2-reduzierten Stahl hohe Festigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, während der CO2-Ausstoß während des Herstellungsprozesses minimiert wird.
Technische Eigenschaften
CO2-reduzierter Stahl weist dieselben mechanischen Eigenschaften wie konventioneller Stahl auf, da die Legierungsbestandteile weitgehend gleich bleiben. Der Stahl hat hohe Zugfestigkeit, Dehnung und ausgezeichnete Schweißeigenschaften, die für den Brückenbau, Schiffbau und weitere Anwendungen von zentraler Bedeutung sind.
Vorteile von CO2-reduziertem Stahl
- Nachhaltigkeit ohne Qualitätseinbußen: CO2-reduzierter Stahl bietet dieselbe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit wie traditioneller Stahl.
- Wettbewerbsvorteile bei Ausschreibungen: Öffentliche Bauprojekte und Werften setzen zunehmend auf nachhaltige Materialien. Wer CO2-reduzierten Stahl nutzt, verbessert seine Position bei Ausschreibungen.
- Einsparung von CO2-Kosten: Mit steigenden CO2-Steuern und Emissionszertifikaten wird CO2-reduzierter Stahl wirtschaftlich immer attraktiver.
- Zukunftssicherheit für die Industrie: Die EU und viele Länder verschärfen ihre Klimaziele. Wer frühzeitig auf CO2-reduzierten Stahl setzt, sichert sich langfristig eine stabile Position am Markt.
Einsatzbereiche: Wo macht CO2-reduzierter Stahl den Unterschied?
Dank seiner hervorragenden Eigenschaften findet CO2-reduzierter Stahl in vielen Bereichen Anwendung.
Brückenbau
- Fahrrad- und Gehwegbrücken
- Straßen- und Autobahnbrücken
- Tragwerke für nachhaltige Infrastruktur
Industriebau und Infrastruktur
- Hochhäuser mit nachhaltiger Stahlkonstruktion
- Industriehallen und Schwerlastbauten
- CO2-optimierte Großprojekte
Schiffbau und Werften
- Frachtschiffe und Passagierschiffe
- Offshore-Plattformen
- Werften mit CO2-optimierten Produktionsverfahren
Einführung von CO2-reduziertem Stahl
- Höhere Produktionskosten: Die Herstellung von CO2-reduziertem Stahl ist derzeit noch etwas teurer als herkömmlicher Stahl. Die Preise werden jedoch mit steigender Nachfrage sinken.
- Verfügbarkeit und Skalierung: Noch sind die Produktionskapazitäten begrenzt. Unternehmen sollten deshalb frühzeitig planen, um CO2-reduzierten Stahl für Großprojekte zu sichern.
Technologische Entwicklungen in der CO2-reduzierten Stahlproduktion
Die Stahlindustrie steht an einem Wendepunkt. Während der klassische Hochofenprozess weiterhin den Großteil der weltweiten Stahlproduktion dominiert, schreitet die Entwicklung alternativer, emissionsärmerer Verfahren rasant voran.
Neben dem bereits erwähnten Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff und dem Einsatz von elektrischen Lichtbogenöfen gibt es weitere Technologien, die in den kommenden Jahren eine entscheidende Rolle spielen werden.
- Plasma-basierte Reduktion
Plasma-Reduktionsverfahren nutzen extrem hohe Temperaturen, um Eisenerz ohne fossile Brennstoffe zu verarbeiten. Erste Versuche zeigen, dass diese Methode mit erneuerbarer Energie eine nahezu CO2-freie Stahlproduktion ermöglichen könnte.
- Einsatz von synthetischem Methan
Eine Brückentechnologie ist die Nutzung von synthetischem Methan als Reduktionsmittel. Es kann aus erneuerbarem Wasserstoff und CO2 gewonnen werden und hilft, den Kohlenstoffkreislauf zu schließen.
- Biokohle als Koks-Ersatz
Anstelle von Steinkohle oder Koks könnte in Zukunft Biokohle aus nachhaltig angebauter Biomasse verwendet werden. Dies reduziert die Netto-CO2-Emissionen erheblich, da der bei der Verbrennung freigesetzte Kohlenstoff zuvor durch die Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen wurde.
CO2-reduzierter Stahl im internationalen Vergleich
Die Entwicklung von CO2-reduzierten Stahlsorten verläuft weltweit unterschiedlich schnell. Während Europa mit Projekten wie HYBRIT oder SALCOS führend ist, investieren auch China, die USA und Japan massiv in klimaneutrale Stahlproduktion.
- China: Führend in der Stahlproduktion, aber noch stark von Kohle abhängig. Erste Wasserstoff-Projekte in der Pipeline.
- USA: Setzt vor allem auf Elektrolichtbogenöfen mit grünem Strom. Die Stahlindustrie ist hier stärker auf Recycling ausgerichtet.
- Japan: Entwickelt neue Hochofen-Technologien mit wasserstoffbasierten Reduktionsverfahren.
Förderprogramme und politische Rahmenbedingungen
Viele Regierungen unterstützen die Transformation der Stahlindustrie durch Subventionen, Förderprogramme und regulatorische Anreize. Zu den wichtigsten Maßnahmen gehören:
- EU Green Deal: Die Europäische Union setzt auf Klimaneutralität bis 2050 und unterstützt CO2-arme Stahlproduktion durch das „Clean Steel Partnership“-Programm.
- Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM): Dieses Instrument stellt sicher, dass importierter Stahl ebenfalls eine CO2-Bepreisung erhält, um Wettbewerbsverzerrungen zu vermeiden.
- Fördermittel für Forschung & Entwicklung: Viele Länder stellen finanzielle Mittel bereit, um innovative Stahlherstellungsverfahren zu beschleunigen.
Die Zukunft des nachhaltigen Stahlbaus beginnt jetzt
CO2-reduzierter Stahl bietet eine echte Möglichkeit, den Stahlbau nachhaltiger zu gestalten, ohne auf Qualität und Leistung zu verzichten. Während CO2-freier Stahl noch einige Jahrzehnte von der Marktreife entfernt ist, kann CO2-reduzierter Stahl bereits heute dazu beitragen, Emissionen zu senken und Bauprojekte zukunftssicher zu gestalten. Wer jetzt umsteigt, sichert sich Wettbewerbsvorteile und trägt aktiv zur Reduktion von CO2-Emissionen bei.
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Ihr Ansprechpartner
Bei Fragen zu unserem Sortiment oder zu unseren Leistungen wenden Sie sich gerne an unseren Ansprechpartner. Wir helfen ihnen gerne weiter.
Heiner Büsselmann
Tel.: +49 (0)421 / 48 40 1922 – 21
E-Mail: hbuesselmann@unionstahl.com
FAQ – Häufig gestellte Fragen zu CO2-reduziertem Stahl
Gibt es CO2-freien Stahl schon zu kaufen?
Nein, CO2-freier Stahl befindet sich noch in der Entwicklungsphase. Die großflächige Markteinführung wird erst ab 2045 erwartet. Aktuell gibt es nur CO2-reduzierten Stahl.
Kann CO2-reduzierter Stahl genauso verarbeitet werden wie herkömmlicher Stahl?
Ja, CO2-reduzierter Stahl kann mit den gleichen Techniken geschweißt, geschnitten und geformt werden wie herkömmlicher Stahl.
Woher kann ich CO2-reduzierten Stahl beziehen?
Sie können CO2-reduzierten Stahl bei uns in vielen verschiedenen Varianten bestellen. Kontaktieren Sie uns jetzt für ein individuelles Angebot. Wir stehen Ihnen gerne zur Verfügung.