Met de geruchten rondom de overname van Tata Steel in IJmuiden door SSAB groeiden ook de vragen rondom verduurzaming van de staalindustrie. Het Zweedse SSAB lanceerde immers vorig jaar een proeffabriek die groene waterstof gebruikt in plaats van cokes. De wegen naar decarbonisatie van de staalindustrie blijken echter nog meer divers te zijn. De vraag is natuurlijk welke weg de meeste ecologische én economische winst oplevert.
David van Baarle
Vorig jaar opende de eerste Hybrit-proeffabriek van SSAB in het Zweedse Luleå
De staalindustrie staat bekend als een van de industrietakken die moeilijk afscheid kan nemen van fossiele brandstoffen. Het smelten van staal vergt hoge temperaturen en het fysisch chemische proces van ijzererts tot staal vraagt nu eenmaal de aanwezigheid van koolstof. Toch lukte het de Zweedse staalproducent SSAB om direct-gereduceerd ijzer te produceren met behulp van waterstof. Samen met mijnbouwbedrijf LKAB en energiebedrijf Vattenfall investeerde SSAB in de zogenaamde Hybrit technologie, wat staat voor Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology. Vorig jaar opende de eerste proeffabriek in het Zweedse Luleå en in 2025 verwachten de partijen een demonstratiefabriek te bouwen in Oxelösund. De bedrijven kregen eind vorig jaar in ieder geval de milieuvergunningen voor de bouw.
Consolidatie
In de tussentijd staat de staalmarkt onder druk. De Covid-crisis doet daar nog een schepje bovenop. Beursanalisten verwachten al langer een consolidatie van de markt. De Indiase staalreus Tata Steel dacht in 2018 nog te kunnen fuseren met het Duitse ThyssenKrupp, maar daar stak de Europese Commissie een jaar later een stokje voor. De marktmacht van de combinatie zou te groot worden.
Het bod van SSAB van zeven miljard euro voor het Nederlandse deel van Tata Steel eind 2020 kwam dan ook voor velen als verrassing. Hoewel nog niet zeker is of de overname daadwerkelijk doorgaat, trokken de media al snel de vergelijking tussen de bedrijven. En dan met name de duurzame ambities van SSAB in vergelijking met Tata Steel IJmuiden. Een vergelijking die volgens directeur duurzaamheid Annemarie Manger van Tata Steel Europa scheef gaat. De staalfabrieken in IJmuiden zien meer in het afvangen en opslaan of nuttig inzetten van CO2 (CCUS). ‘De Zweden hebben nu eenmaal meer duurzame stroom beschikbaar, terwijl wij de Noordzee kunnen inzetten voor CCS’, aldus Manger. De voorbereidingen zijn al gestart om vanaf 2027 de CO2 af te vangen vanuit de hoogovens.
Veel energie
De hoeveelheid energie die nodig is om ijzer met behulp van waterstof te reduceren tot staal is enorm. Tata Steel berekende al dat als het zijn productie op deze manier zou willen uitvoeren, dat er dan zes gigawatt aan offshore windvermogen nodig is om jaarlijks 28 terawatt duurzame stroom te produceren. Dat is zo’n zeventig procent van de geplande Nederlandse windparken in 2030.
De energiemix van de Zweden maakt de inzet van waterstof een stuk eenvoudiger. Het land gebruikt naast waterkracht en windenergie ook kernenergie. Onderdeel van het Hybrit project is de koppeling van een offshore windpark van Vattenfall aan een 4,5 megawatt elektrolyzer die de groene waterstof moet leveren.
Vergroening
Tata Steel en SSAB zijn niet de enige staalbedrijven die hun portfolio willen vergroenen. Ook de eveneens Indiase producent ArcelorMittal en het Duitse ThyssenKrupp hebben ambities uitgesproken die in lijn liggen met de ambitie van de Europese Commissie voor een klimaatneutrale economie in 2050. De eerste stap is om de kooldioxide die bij het staalproces vrijkomt af te vangen en ondergronds op te slaan. Een aantal partijen is echter al bezig met het nuttig inzetten van kooldioxide in transportbrandstoffen of chemische grondstoffen.
De inzet van waterstof, vraagt om geheel nieuwe processen en kan dan ook pas later in de tijdlijn op volle schaal worden ingezet. Inmiddels onderzoekt men ook de inzet van stroom als alternatief voor de hitte van de cokes.
Steel2Chemicals
Een stap verder in de circulaire economie is het omzetten van koolmonoxide in chemicaliën. In het Steel2Chemicals project werken Tata Steel, ArcelorMittal en Dow Terneuzen samen met onderzoekers van TNO, Universiteit Gent en ISPT. Doel van het project is een geïntegreerd systeem dat restgassen uit de staalindustrie omzet in petrochemische producten zoals nafta. De kunststoffen die met nafta worden gemaakt, met name polyetheen, kunnen weer worden ingezet als koolstofbron voor de staalproductie. Daarmee ontstaat een echt circulaire staalindustrie én chemische industrie die bovendien niet de volledige groene elektriciteitsproductie opslorpt.
Geoffrey Schouten is namens ISPT medeverantwoordelijk voor het project. ‘Bij de productie van staal ontstaat synthesegas als restproduct. Dit gas is een mengsel van koolmonoxide, kooldioxide, stikstof en wat reststoffen. Tot nog toe gaat dit gas naar een gascentrale om er stroom van te maken. Je kunt het gas echter ook gebruiken als basis voor ethanol of nafta. Het meest eenvoudige is om de koolmonoxide via een water-gas-shift reactie om te zetten in kooldioxide en waterstof. De CO2 kun je afvoeren en de waterstof inzetten in de chemie. Maar het is waardevoller om de CO in takt te houden en deze te scheiden van de andere gassen. Die koolmonoxide is namelijk zeer energie-efficiënt met behulp van een katalysator om te zetten in nafta.’
Inmiddels is de pilotfabriek die koolmonoxide en waterstof laat reageren tot nafta klaar. De zeecontainers zouden al op het terrein bij ArcelorMittal in Gent zijn geplaatst als corona geen roet in het eten gooide. ‘Zodra de omstandigheden het toelaten, testen we een jaar lang de mogelijkheden van de installatie’, zegt Schouten. ‘We kunnen experimenteren met ketenlengtes en de balans vinden tussen energiekosten en toegevoegde waarde. Het jaar daarop voert Tata Steel dezelfde testen uit. Want hoewel beide bedrijven staal maken, zijn de processen anders, net als de samenstelling van het syngas.’
In de tussentijd onderzoekt TNO hoe ze de koolmonoxide het beste kunnen scheiden van het stikstof. Ook daar zijn inmiddels goede resultaten te melden. Schouten: ‘Tegelijkertijd onderzoekt Quo Mare de technische, economische en ecologische impact van deze systeemintegratie. Zij gebruiken algoritmes om de impact van deze ingreep door te rekenen in de tijd. Bovendien krijgen we daarmee inzicht in wanneer en onder welke omstandigheden we het beste welke investeringen kunnen doen.’
Google+