Im Stahlwerk von thyssenkrupp in Duisburg werden Hüttengase bislang thermisch verwertet. Dabei entstehen jedoch CO₂-Emissionen, die das Unternehmen und seine Partner, die sich im Rahmen von IN4climate.NRW für eine klimaneutrale Zukunft der Industrie engagieren, vermeiden wollen. Ein möglicher Lösungsweg ist die stoffliche Nutzung, bei der die Gase in chemische Grundstoffe umgewandelt werden. Das Projekt Carbon2Chem etabliert also einen Carbon Capture and Utilization (CCU) Prozess, der CO₂-Emissionen abscheidet und durch Umsetzung in andere Produkte einer erneuten Kohlenstoffnutzung zuführt. 

Hüttengase als Rohstofflieferanten

Hüttengase enthalten unter anderem Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff, etwa in Form von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenstoffdioxid (CO₂). Die Verfahren zur stofflichen Verwertung der einzelnen Bestandteile sind industriell bereits etabliert, jedoch liegt die besondere Herausforderung in der komplexen Zusammensetzung der Hüttengase. Reinigung und Auftrennung der Gase sowie die Prozesssteuerung erproben die 17 Projektpartner mit einem Forschungslabor in Oberhausen und einem Technikumsbetrieb am Stahlwerkstandort in Duisburg. Ziel ist die Herstellung von Ammoniak und Methanol, die als Grundstoffe für zahlreiche Endprodukte dienen können. 

Wasserstoff aus Überschussstrom von Erneuerbaren Energien 

Für die Umwandlung der Hüttengase in Chemikalien wird Wasserstoff benötigt. Teil des Projekts Carbon2Chem ist deshalb auch die Erzeugung von Wasserstoff mittels Wasserelektrolyse. Ziel ist es, den Wasserstoff flexibel zu erzeugen und zu speichern, wenn der für die Elektrolyse erforderliche Strom als Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung steht. Auf diesem Wege kann der Prozess auch zu einer Stabilisierung des Stromnetzes beitragen. Eine große technische Herausforderung besteht dabei allerdings in den zu erwartenden Betriebsschwankungen der Anlage, für die vor allem die auf einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegten, bekannten Katalysatoren nicht geeignet sind.  
 

Potenzial für signifikante Reduktion der CO₂-Emissionen

Hüttengase stofflich verwertbar zu machen, birgt ein enormes Potenzial auf dem Weg zu einer klimaneutralen Industrie. Mittelfristig könnten jährlich rund 20 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen der deutschen Stahlbranche wirtschaftlich verwertbar gemacht werden. Das entspricht zehn Prozent der jährlichen CO₂-Emissionen der deutschen Industrie. Doch auch wenn die angestrebte Transformation der Primärstahlproduktion auf der klassischen Hochofenroute durch den Aufbau von Direktreduktionsanlagen dieses Potenzial schmälert, gibt es weltweit rund 50 Stahlwerke, die für die im Rahmen von Carbon2Chem erforschten Verfahren infrage kommen. Außerdem werden Möglichkeiten untersucht, die entwickelten Technologien an industrielle Prozesse anderer CO₂-intensiven Unternehmen anzukoppeln. Die beteiligten Projektpartner planen bis 2025 mit Investitionen von mehr als 100 Millionen Euro. Zudem wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.