Kreislaufwirtschaft und CO2-Einsparung: BAM-Projekt zur Verwertung von Stahlwerksschlacken verspricht doppelten Nutz

Große Mengen an Schlacke aus der Stahlproduktion
bleiben heute für die Kreislaufwirtschaft ungenutzt. Dabei ließe sich aus
dem Reststoff nicht nur Roheisen gewinnen, sondern auch ein CO2-sparendes
Bindemittel für die Zementindustrie. Die Bundesanstalt für
Materialforschung und -prüfung optimiert jetzt das Verfahren, um es
schnell in die Anwendung zu bringen.

In der Stahlproduktion werden in Deutschland jedes Jahr über 5 Millionen
Tonnen an Schlacke erzeugt – eine wertvolle Ressource, die zu rund 30
Prozent aus Eisenoxid besteht. Die Schlacke aus den Stahlwerken geht zum
größten Teil beim Straßenbau in Asphalt und Beton ein, in Wasserbausteine
für Kanäle oder Schotter für Gleisbette. Das bedeutet auch: Das gebundene
Eisen wird nicht entsprechend seiner stofflichen Potenziale genutzt und
ist für das Recycling verloren.

An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) startet
jetzt ein Projekt, das auf ein Zero-Waste-Konzept zielt, also auf die
möglichst vollständige Verwertung der Schlacke. „Wir wollen das Eisenoxid
aus der Schlacke zu Roheisen reduzieren und so wieder der Stahlproduktion
zuführen“, erklärt Christian Adam, Leiter des Projekts und Experte für
Kreislaufwirtschaft an der BAM. „So ließen sich allein in Deutschland
jedes Jahr 600.000 Tonnen an Roheisen zurückgewinnen und damit 900.000
Tonnen Eisenerz ersetzen, die sonst importiert werden müssten.“

Die BAM konnte bereits demonstrieren, dass das Verfahren technisch
funktioniert. Mehr noch: Es besitzt sogar einen zweiten großen Nutzen: Bei
dem Prozess der Eisenreduktion wird als Nebenprodukt ein hochwertiges
mineralisches Bindemittel erzeugt. Es könnte in der Zementindustrie
anstatt des üblichen Portlandzementklinkers eingesetzt werden.
Portlandzementklinker wird aus Primärrohstoffen hergestellt, die aufwändig
im Bergbau gewonnen und unter hohem Energieaufwand und entsprechenden
CO2-Emissionen verarbeitet werden müssen. Die Zementindustrie zählt
weltweit mit acht Prozent des gesamten CO2-Ausstoßes zu den größten
Emittenten des Klimagases. Das neue Bindemittel könnte also helfen, viele
Tonnen an schädlichem Treibhausgas einzusparen und gleichzeitig den
Rohstoffbedarf der Zementproduktion zu mindern.

Die technische Herausforderung: Der Prozess erfordert Temperaturen von
über 1.800 Grad Celsius. Bislang wird Schlacke in Stahlwerken aber bei nur
1.600 Grad abgestochen. Es würde also sehr viel Energie erfordern, auf die
höhere Betriebstemperatur zu gelangen. Daher ist der Prozess mit dem
doppelten Nutzen heute im industriellen Maßstab weder technisch
durchführbar noch wirtschaftlich.

„Hier setzen wir mit unserem neuen Projekt an“ erklärt Christian Adam.
„Wir wollen das Verfahren so anpassen, dass es sich großtechnisch
realisieren lässt – und dabei auch rechnet. Dazu werden wir die
Zusammensetzung der Schlacke so modifizieren, dass die Eisenrückgewinnung
auch bei geringeren Temperaturen durchgeführt werden kann und damit den
Aufwand des Verfahrens deutlich verringern. Gleichzeitig sollen die
positiven Eigenschaften der reduzierten Schlacke erhalten bleiben, die
später dem Zement Festigkeit geben.“

Praxisnähe und Marktfähigkeit sind dabei entscheidende Kriterien: In das
Projekt sind mit der ArcelorMittal Eisenhüttenstadt ein Stahlhersteller
sowie über Kooperationen mit der Cemex Deutschland AG und der Spenner GmbH
& Co. KG. zwei Zementhersteller eingebunden.

Auf Basis der Projektergebnisse wird ArcelorMittal Eisenhüttenstadt einen
großtechnischen Demonstrator planen, mit dem der Prozess in einem
Hüttenwerk erprobt und integriert werden kann. Die Zementhersteller werden
die Leistungsfähigkeit des gewonnenen Bindemittels bewerten; das Öko-
Institut e.V. abschließend in einer Bilanz ermitteln, welche ökologischen
Vorteile sich aus der Anwendung des Verfahrens insgesamt sowohl für die
Stahl- als auch die Zementindustrie ergeben.

Die BAM besitzt einen Schwerpunkt im Bereich Kreislaufwirtschaft und über
20 Jahre Erfahrung im Bereich der Nachbehandlung von Schlacken.

Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente
Kreislaufwirtschaft“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung
unterstützt.