Der „Stahlvorhang“ wird Electras Streben nach Dekarbonisierung nicht aufhalten

Aug 28, 2023

Electras Mitbegründer Sandeep Nijhawan und Quoc Pham

Die meisten Unternehmen stoßen auf den „Stahlvorhang“, wenn sie versuchen, Stahl zu dekarbonisieren. Aber Electra sieht einen Weg, die undurchdringliche Festung zu umgehen – eine Hommage an die All-Star-Verteidigung der Pittsburgh Steeler aus den 1970er Jahren. Darüber hinaus ist es ein Schritt zur Wiederbelebung des in den USA hergestellten Stahls; Pittsburgh schloss diese Fabriken in den 1980er Jahren und 150.000 Arbeiter verloren ihren Arbeitsplatz.

Bei einem Besuch des in Boulder, Colorado, ansässigen Unternehmens demonstrierten Forscher dessen kohlenstoffarme Methode zur Herstellung von gereinigtem Eisen, das zu 98 % aus Stahl besteht. Das Unternehmen ist zuversichtlich, dass es nun größer werden kann, da es von einigen Markennamen unterstützt wird.

„Stahl ist einer der Sektoren, die am schwierigsten zu dekarbonisieren sind“, sagte mir Sandeep Nijhawan, Geschäftsführer und Mitbegründer von Electra. „Es gibt nur drei oder vier Wege dorthin. Es ist ein harter Übergang, aber genau deshalb haben wir das Unternehmen gegründet.“

Mit dem Wachstum der Weltwirtschaft und der Weltbevölkerung wird auch die Nachfrage nach Stahl steigen – ein Produkt, das in allen Bereichen verwendet wird, von Gebäuden über Brücken bis hin zu Automobilen. Der Haken an der Sache: Es ist zwar ein gesundes Zeichen dafür, dass die Volkswirtschaften wachsen, die Stahlproduktion ist jedoch kohlenstoffintensiv.

Electra wertet minderwertiges Eisen mit Ökostrom auf, was zu deutlich geringeren Kohlenstoffemissionen führt – zumindest im Pilotmaßstab. Ziel ist es, die Technologie bis zum Ende des Jahrzehnts zu kommerzialisieren und jährlich 100.000 Tonnen Roheisen zu produzieren.

Stahl ist eine 1-Billionen-Dollar-Industrie, die jährlich 2 Milliarden Tonnen produziert und etwa 7 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verursacht. Die Nachfrage wird bis 2050 auf 2,5 Milliarden Tonnen pro Jahr steigen – abhängig vom Wirtschaftswachstum in China und Indien. Ziel des Sektors ist es, die Emissionen bis 2030 um die Hälfte zu reduzieren und bis 2050 den Netto-Nullpunkt zu erreichen.

Electra möchte eine Dynastie sein – unterstützt mit 85 Millionen US-Dollar von Nucor NUE Corp., BHP, Amazon AMZN, Microsoft MSFT-Gründer Bill Gates, S2G Ventures und Temasek. Es rekrutiert Ingenieure und Wissenschaftler von den besten Universitäten Colorados – angezogen von der Lebensqualität in Boulder.

Konkret wird aus Hüttenkohle und Eisenoxid Stahl in einem sogenannten Hochofen hergestellt, der 70 % des weltweit hergestellten Stahls ausmacht. Diese Öfen laufen bei 1.600 Grad Celsius, um Wasser und andere Chemikalien zu entfernen. Letztendlich entsteht Koks – eine reine Kohlenstoffquelle, die in Stahl umgewandelt wird.

Freitag, 9. September 2022

Electra nutzt jedoch erneuerbaren Strom, um Kohle zu ersetzen. Obwohl grüne Energie oft der günstigste Brennstoff ist, ist sie nur sporadisch verfügbar und kann die kontinuierlich hohen Temperaturen, die Hochöfen erfordern, nicht aufrechterhalten.

Die Technologie von Electra arbeitet bei etwa 60 Grad Celsius und ist daher mit intermittierender erneuerbarer Energie kompatibel. Electra raffiniert Eisenerz elektrochemisch zu reinem Eisenmetall. Diese Produktion wird an Betreiber von Elektrolichtbogenöfen verkauft, um sie mit Schrott zu Stahl zu verarbeiten.

Hochöfen setzen zwischen 1,8 und 2,3 Tonnen CO2 pro Tonne produziertem Stahl frei, während ein Elektrolichtbogenofen 0,5 bis 1,1 Tonnen CO2 ausstößt.

„Die Stahlhersteller streben nach einem immer höheren Eisengehalt – mit weniger Verunreinigungen, die dem Stahlherstellungsprozess zugeführt werden können“, sagt Nijhawan.„Wir geben ihnen keine Verunreinigungen, was die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt erhöhen kann.“

Electra ist zwischen dem Minengelände und dem Stahlwerk tätig. Australien, Brasilien und Indien sind bedeutende Eisenerzproduzenten. Während die Welt über reichlich Eisenerz verfügt, wird es bis 2030 einen Mangel an qualitativ hochwertigem Erz geben – Erz mit einem Eisengehalt von 65 % oder mehr. Allerdings verwendet Electra minderwertiges Erz, das beim Abbau anfällt, wodurch eine ungenutzte Ressource genutzt und möglicherweise weitere Ausgrabungen vermieden werden.

Mit ihrer kostengünstigen erneuerbaren Energie und der weltweit größten Flotte an Elektroöfen können die Vereinigten Staaten umweltfreundlichen Stahl produzieren. Darüber hinaus befinden sich hier große Halbleiter-, Automobil-, Wind- und Solaranlagenfabriken.

„Die USA können ein Nettoexporteur sein“, sagt Nijhawan. „Wir verfügen über die Rohstoffe und die Technologie, was es zum logischen Ort für die Stahlherstellung macht. Wir verdünnen die Verunreinigungen im Schrott und stellen grünes Eisen ohne CO2 her.“

Der Gründer und Chief Technology Officer von Electra, Quoc Pham, führte mich durch das Labor. Wissenschaftler und Ingenieure brachten mir bei, wie sie das aus dem Boden austretende Gestein in Stahl umwandeln: Sie verwandeln minderwertiges Erz in eine Flüssigkeit – ein Prozess, der es reinigt. Dann wird ein elektrischer Strom durch die Flüssigkeit geleitet, wodurch das reine Eisen extrahiert und in einen Feststoff umgewandelt wird.

Golden – 19. September: Andrew Forrest, ehemaliger CEO der Fortescue Metals Group und Leiter von Fortescue Future ... [+] Industries, trifft sich mit dem Gouverneur von Colorado, Jared Polis, bei einer Veranstaltung an der Colorado School of Mines, bei der die Präsenz von Fortescue Future Industries in Colorado angekündigt wird am Montag, 19. September 2022 in Golden, CO. (Chet Strange für The Washington Post)

Im Prinzip kann Electra jedes Erz verwenden. Sein Interesse gilt jedoch der Verwendung von minderwertigem Eisenerz, das Bagger mit Sensoren analysieren und trennen können. Die Mitarbeiter können den Abfall zu hochwertigem Eisen verarbeiten. Dieser Prozess verbraucht jedoch Energie und erzeugt mehr Abfall – eine Ressource, die Electra auf Sekundärmärkte abgibt.

Das Ziel besteht darin, den Maßstab zu vergrößern – um umfangreichere Eisenplatten herzustellen. Die Technik dahinter ist entscheidend, um dorthin zu gelangen.

„Unser Ziel ist es, ein Produkt zu haben, dessen Preis mit der heutigen Stahlproduktion vergleichbar ist“, sagt CEO Nijhawan. „Wenn jedoch mehr CO2-bewusste Unternehmen grünen Stahl wollen, steigt der Preis. Das Bewusstsein und die Nachfrage für dieses Produkt sind hoch, während die Angebotsseite begrenzt ist.“

Es erfordert eine ganzheitliche Betrachtung – vom Abbau des Erzes bis zum Transport zu den Stahlwerken. Tatsächlich ist Teamarbeit erforderlich, von den Unternehmern über die Hersteller bis hin zu den politischen Entscheidungsträgern.

Die Technologie ist die erste Hürde. Doch der Zugang zu grünem Strom ist von größter Bedeutung und die Preise müssen weiter sinken. Dann ist da noch eine Frage der Logistik: das Erz zu besorgen und zum Stahlwerk zu schicken, wo es umgewandelt und veredelt wird. Und schließlich müssen die Stahlhersteller den Abfall entsorgen.

Nehmen Sie Nucor, das Elektrolichtbogenöfen und Schrott zur Herstellung von emissionsarmem Stahl verwendet: Electra wird reines Eisen als Ausgangsmaterial – gemischt mit recyceltem Material – zur Herstellung von Stahl bereitstellen. Die Technologie verdünnt die Verunreinigungen im Schrott. Der Stahlhersteller investiert in Appalachenstaaten wie Kentucky und West Virginia.

Dort wird derzeit ein Stahlwerk im Wert von 2,7 Milliarden US-Dollar gebaut, das mit Ökostrom betrieben wird. American Electric AEP Power und Wheeling Power errichten grüne Anlagen zur Versorgung der Anlage und beliefern Industrien im Mittleren Westen und Nordosten mit Stahl. General Motors GM hat sich bereits angemeldet. Der erste Schritt besteht darin, die Anlagen mit grüner Energie zu betreiben. Aber das Entscheidende ist, den Kohlenstoffgehalt des Stahls zu reduzieren.

Wie erwartet verleiht Nucors Investition in das Kohleland der Region neues Leben. Aber sein Zweck ist noch größer. Angenommen, diese Idee funktioniert wie geplant: Sie wird die Stahlproduktion revolutionieren, einen Grundpfeiler der amerikanischen Wirtschaft neu verankern und vielleicht nach Pittsburgh zurückkehren, das heute ein High-Tech-Zentrum ist.

„Wir glauben, dass wir einen Weg haben, aber es ist nicht einfach“, sagt Mitbegründer Pham. „Es wird holprig, mit Herausforderungen und Problemen. Aber meine Philosophie besteht darin, das beste Team aufzubauen, um zu wachsen und dies zu erreichen. Wir leugnen nicht, dass es Hindernisse geben wird, obwohl die Menschen einen Weg finden werden, die Mauern zu umgehen.“

Die Dekarbonisierung von Stahl ist eine monumentale Aufgabe. Aber Electra beabsichtigt, die Hindernisse zu umgehen – was möglicherweise einen massiven Bonus für die Weltwirtschaft und das Pariser Klimaabkommen darstellt.