Carbon2Chem-Initiative 14.01.2019, 13:51 Uhr

Stahlproduktion: Kunstdünger aus Hüttengasen

Der Industriekonzern Thyssenkrupp hat ein Verfahren entwickelt, das Hüttengase in Ammoniak umwandelt. Aus der Chemikalie kann zum Beispiel Kunstdünger hergestellt werden. Zugleich senkt das Verfahren den CO2-Ausstoß.

Man sieht die geöffnete Front eines Stahlofens.

Nach Aussage von Thyssenkrupp gibt es weltweit über 50 Stahlwerke, in denen das entwickelte Verfahren sofort und 1:1 angewendet werden kann.

Foto: panthermedia.net/StudioLaMagica

Hüttengase aus der Stahlproduktion enthalten Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff in großen Mengen, wobei Kohlenstoff vor allem in Form von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan ausgestoßen wird. Dabei entfallen 44 % auf Stickstoff, 23 % auf Kohlenstoffmonoxid, 21 % auf Kohlendioxid, 10 % auf Wasserstoff und 2 % auf Methan. Aus den einzelnen Elementen werden zahlreiche chemische Produkte hergestellt.

Erstmals Ammoniak aus Hüttengas hergestellt

Nach Angaben von Thyssenkrupp ist es nun weltweit erstmals gelungen, Gase aus der Stahlproduktion in Ammoniak umzuwandeln. Die neue Entwicklung ist ein weiteres Ergebnis der sogenannten Carbon2Chem-Initiative. Sie zielt darauf ab, Hüttengase aus der Stahlproduktion als Ausgangsstoff für die chemische Produktion zu verwenden, einschließlich des enthaltenen CO2. Als Energiequelle soll Überschussstrom aus erneuerbaren Energien genutzt werden. So will die Initiative nach eigener Aussage einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten und sich am Gelingen der Energiewende beteiligen.

Pilotanlage in Duisburg: Das Carbon2Chem-Technikum

Die erste Ammoniakproduktion fand im Carbon2Chem-Technikum in Duisburg statt. Hier handelt es sich um eine Pilotanlage, in der Laborergebnisse unter industriellen Praxisbedingungen mit Hüttengasen aus dem Regelbetrieb des Stahlwerks getestet werden. Die Ergebnisse sind die Basis für die großtechnische Anwendung.

Herstellung nach Haber-Bosch-Verfahren

Das Ammoniak wird hierbei durch das sogenannte Haber-Bosch-Verfahren hergestellt, das es bereits seit 1910 gibt. Die chemische Reaktion verläuft bei einer Temperatur von 350 bis 450 Grad Celsius und einem Druck von 200 bis 300 bar. Ein Katalysator beschleunigt die Umwandlung von Stickstoff und Wasserstoff in Ammoniak. Es ist Grundlage für die Produktion von Mineraldünger, der seinerseits in der Landwirtschaft eingesetzt wird.

Die Ammoniakproduktion ist ein weiterer Erfolg des Projekts Carbon2Chem, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit rund 60 Millionen Euro gefördert wird. Im September 2018 war es Thyssenkrupp zum ersten Mal gelungen, aus Hüttengasen die Chemikalie Methanol herzustellen. Wenn die Technologie großtechnisch genutzt wird, könne sie etwa 20 Millionen Tonnen der jährlichen CO2-Emissionen der deutschen Stahlbranche wirtschaftlich verwerten, so der Konzern. Zudem sei sie auch in anderen Industrien einsetzbar, die viel CO2 produzieren. „Das Carbon2Chem-Konzept hat gezeigt, dass es möglich ist, Hüttengase für die Produktion verschiedener Chemikalien zu nutzen“, erklärt Reinhold Achatz, Technologiechef von Thyssenkrupp.

Carbon2Chem: Wertvolle Elemente aus Abfallgasen nutzen

Carbon2Chem ist ein Großprojekt, das zusammen mit Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft und der Max-Planck-Gesellschaft sowie 15 weiteren Partnern aus Forschung und Industrie vorangetrieben wird. Es basiert auf der Erkenntnis, dass Hüttengase wertvolle chemische Elemente enthalten, darunter Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Sie sind geeignet, um daraus kohlen- und wasserstoffhaltige Vorprodukte, sogenannte Synthesegase herzustellen.

Diese sind die Grundlage für die Produktion verschiedener Chemikalien. Neben Ammoniak und Methanol können aus den Hüttengasen zum Beispiel Kunststoffe oder höhere Alkohole hergestellt werden. Bis dato werden Synthesegase fast ausschließlich aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Kohle gewonnen.

Nach Aussage von Thyssenkrupp gibt es weltweit über 50 Stahlwerke, für die das in Duisburg entwickelte Verfahren sofort und 1:1 übertragen werden könne. Der Konzern führe zudem weitere Gespräche mit Interessenten aus anderen CO2-intensiven Branchen.

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