Zonder fossiele brandstoffen, er kan geen hoogovenproces zijn, maar waterstof zou in de toekomst een belangrijkere rol kunnen spelen. Aan de TU Wien wordt een milieuvriendelijk proces ontwikkeld waarmee uit biomassa een waterstofrijk gas kan worden gemaakt dat vervolgens op verschillende manieren kan worden ingezet in de ijzer- en staalindustrie. TU Wien en voestalpine willen nu gezamenlijk verder onderzoek doen naar het onderwerp. De langetermijnvisie is een hernieuwbare energiebron, stevig verankerd in het ontwerp van een geïntegreerde ijzer- en staalfabriek.

Twee gasstromen:waterstof hier, kooldioxide daar

In een proces ontwikkeld aan de TU Wien, biomassa wordt bij hoge temperatuur omgezet op een manier waarbij twee afzonderlijke gasstromen ontstaan:een waterstofrijk productiegas en een CO2-rijk afvalgas. Dit staat bekend als een biomassa-reformingsproces en wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van kalk in een speciaal wervelbedsysteem. In een geïntegreerde staalfabriek die de vele productie- en afwerkingsstappen van ruwijzer tot het afgewerkte staalproduct combineert, het waterstofrijke productiegas zou in verschillende productiestadia kunnen worden ingezet. Als hernieuwbare energiebron, dit zou een milieuvriendelijk alternatief bieden voor aardgas. Tegelijkertijd, Ook wordt er onderzoek gedaan naar de afgasstroom. Onder het nieuwe proces, de CO2 die het bevat is verrijkt en kan zo efficiënt worden afgescheiden of verder worden verwerkt.

"Vanuit chemisch oogpunt de belangrijke reactieve stap in het hoogovenproces is de reductie van het ijzererts, " legt Johannes Schmid uit, Projectmanager bij het Instituut voor Chemische Technologie van de TU Wien. "In het natuurlijke erts, ijzer is aanwezig in de vorm van ijzeroxide, dus eerst moeten de zuurstofatomen van de ijzeratomen worden gescheiden."

In dit reductieproces de koolstof in de cokes, en in het bijzonder het resulterende koolmonoxide, speelt een sleutelrol. Tot een bepaald percentage, echter, waterstof kan ook dienen als een mogelijk reductiemiddel. De hele procesketen, van de productie en integratie van waterstofgas uit hernieuwbare bronnen tot het gebruik ervan in hoogovens, zal in de toekomst verder onderzoek vergen. “We kunnen in ieder geval aantonen dat met behulp van een nieuw proces een reductiemiddel uit biomassa kan worden gewonnen, " leg Florian Benedikt uit, Josef Fuchs en Stefan Müller, die aan het project werken. "Volgens onze metingen, ons productiegas is in principe een geschikte aanvullende biogene energiebron. De gaskwaliteit is minimaal gelijkwaardig aan die welke voestalpine vandaag al gebruikt voor verschillende verwerkingsstappen in een geïntegreerde ijzer- en staalfabriek."

Kooldioxide-exploitatie:nog beter dan CO2-neutraal

De tweede gasstroom die ontstaat in het biomassa-reformingproces van TU Wien bevat CO2. Als de koolstofdioxide uiteindelijk in het milieu terechtkomt, hierdoor wordt de koolstofkringloop gesloten:er komt alleen de CO2 vrij die voorheen als biomassa werd opgeslagen in de gebruikte planten. Als de CO2 niet in het milieu terechtkomt maar verder wordt verwerkt, dan heeft het proces een nog betere CO2-voetafdruk:dit staat bekend als een 'below-zero emission'-proces.

Visie:implementatie van hernieuwbare energiebronnen in productieprocessen

Prof. Hermann Hofbauer is verheugd over de behaalde resultaten:"De implementatie van hernieuwbare energiebronnen in een grondstofintensief proces zoals staalproductie vormt een grote uitdaging. Het onderzoeksproject met voestalpine over dit onderwerp is daarom een ​​belangrijk vuurtorenproject voor onze onderzoeksgroep." Om het biomassa-reformingsproces te optimaliseren, een grote onderzoeksfaciliteit, met een totale hoogte van zeven meter, werd tussen 2013 en 2015 gebouwd aan de TU Wien. "Alleen zo'n faciliteit kan ons de zinvolle resultaten opleveren waarmee we grote industriële demonstratie-installaties kunnen ontwerpen, ", zegt Hofbauer.

"Onze resultaten laten zien dat het technisch mogelijk is, " legt Johannes Schmid uit. "Voor hoogwaardige biomassa zoals houtsnippers, Hoewel, het is niet mogelijk om de vooruitzichten voor gebruik onder de huidige omstandigheden economisch te illustreren. Daarom is verder intensief onderzoek nodig, zodat we het ook mogelijk kunnen maken om goedkope biogene grondstoffen te gebruiken.” Naast waterstofopwekking door middel van een elektrolyseproces, de technologie biedt op termijn ook een ander mogelijk groen alternatief voor de staalproductie.