Artikelen

Goede vraag: Hoe duurzaam is staalproductie met waterstof?

Dorine Schenk | vrijdag 22 november 2019
Energie, Milieu & Duurzaamheid

Het Duitse industriebedrijf Thyssenkrupp wil op termijn staal produceren zonder directe CO2-uitstoot. Hiervoor zijn ze begonnen met steenkool vervangen door waterstof. Vanaf 2050 wil Thyssenkrupp volledig klimaatneutraal zijn. Maar hoe duurzaam is het om op korte termijn over te schakelen op waterstof?

Voor de productie van staal moet ijzer uit ijzererts vrijgemaakt worden. Dit gebeurt in hoogovens waar bij een hoge temperatuur het zuurstof uit ijzererts reageert tot CO, CO2 en vloeibaar ruwijzer. Dit wordt vervolgens in een staalfabriek verwerkt tot staal. Daar komt ook weer CO2 bij vrij, maar de meeste CO2 wordt uitgestoten bij de productie van ruwijzer.

In de huidige hoogovens is er ongeveer 3 kg gezuiverde steenkool (cokes) en 2 kg steenkoolgruis nodig om 10 kg ruwijzer te maken. Als de steenkool vervangen wordt door waterstof ontstaat er waterdamp in plaats van CO2.

Stapsgewijs steenkool vervangen

Sinds 11 november is krap 4 % van de steenkoolgruistoevoer in een Thyssenkrupp hoogoven bij Duisburg vervangen door waterstof; één van de 28 blaasmonden. Dat moet geleidelijk uitgebreid worden tot alle 28 blaasmonden. Als dat goed gaat worden de overige drie hoogovens in Duisbrug in 2022 ook aangesloten op waterstof. Hierbij wordt dus alleen het kolengruis vervangen door waterstof en niet de cokes. Zo kan waterstof in 2022 40% van de brandstof van de hoogovens leveren. Dat zorgt voor een vijfde minder CO2-uitstoot bij de productie van ruwijzer, schrijft Thyssenkrupp in een persbericht.

Op de lange termijn, vanaf midden jaren 2020, is het bedrijf van plan om direct reduction fabrieken te bouwen. Daarbij worden ook de cokes vervangen door waterstof en komt er louter waterdamp vrij. Bovendien is het eindproduct niet het ruwijzer dat uit de huidige hoogovens komt, maar een vorm van ijzer met veel poriën (sponge iron). Dit kan verder verwerkt worden in een elektrische boogoven, waar het verwarmd wordt met een zogeheten vlamboog die tussen elektroden en het materiaal opgewerkt wordt. Als bij deze laatste stap elektriciteit gebruikt wordt uit wind of zon, zorgt deze verwerking voor minder CO2-uitstoot dan de huidige staalproductie.

Thyssenkrupp is niet de enige die hieraan werkt. Eind 2017 kondigde een samenwerkingsverband van door energieleverancier Vattenfall, staalproducent SSAB en mijnbouwbedrijf LKAB aan dat ze in Zweden een volledig CO2-neutrale staalfabriek gaan bouwen. Dit initiatief, dat ze HYBRIT noemen, maakt hierbij ook gebruikt van de direct reduction technologie.

‘Het is een geweldige kans om staal te maken zonder CO2’, zegt ‘Martien Visser, Lector Energietransitie Hanzehogeschool. ‘Want er wordt veel CO2 bij uitgestoten en we gebruiken veel staal. Gemiddeld 600 kg per gezien per jaar in Nederland.’

Groene of blauwe waterstof

Het gebruik van waterstof in de staalproductie klinkt mooi, maar heeft pas zin als het waterstofgas op een duurzame, CO2-vrije manier geproduceerd wordt, schrijft Thijs ten Brinck op wattisduurzaam.nl terecht. Verreweg het meeste waterstof wordt geproduceerd uit aardgas. Als de CO2 die daarbij vrijkomt opgevangen wordt, is deze blauwe waterstof CO2-vrij. Maar het gebruik van blauwe waterstof voor staalproductie heeft weinig zin. Dan kun je net zo goed de CO2 uit reguliere hoogovens afvangen. 

Overschakelen op waterstof zet dus alleen zoden aan de dijk als het gemaakt wordt door elektrolyse van water met duurzaam opgewekte elektriciteit (groene waterstof). En volgens Ten Brinck is het ‘vrijwel zeker dat het concern in 2022 niet kan beschikken over voldoende groene waterstof om de staalproductie daadwerkelijk emissievrij te bedrijven’.

Visser vindt het toch een goede ontwikkeling: ‘Het zijn inleidende proeven. Voordat op grote schaal waterstof toegepast wordt in de staalproductie zijn we 15-20 jaar verder. Waarschijnlijk is tegen die tijd de kans groot dat er meer en goedkopere groene waterstof beschikbaar is.’ De techniek is er dan al klaar voor en tot die tijd kan er blauwe waterstof gebruikt worden, die dankzij CCS ook geen CO2 uitstoot.

Ontvang de nieuwsbrief, binnenkort 2 keer per week

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW