ArcelorMittal Archieven - Utilities

Zowel Tata Steel als ArcelorMittal willen de CO2-uitstoot van hun staalproductie flink verminderen. Beide bedrijven zetten daarom in op Direct Reduced Iron (DRI) technologie en elektrische ovens. Een methode waarmee staal­bedrijf SSAB in Zweden onlangs voor het eerst bijna fossielvrij staal wist te produceren.

ArcelorMittal kondigde eind september aan 1,1 miljard euro te investeren in de vestiging in Gent. De staalproducent wil een installatie voor direct gereduceerd ijzer (DRI) (zie kader) bouwen met een capaciteit van 2,5 miljoen ton. Daarnaast bouwt de staalproducent op dezelfde locatie twee nieuwe elektrische ovens. Tegen 2030 leidt deze nieuwbouw tot een vermindering van ongeveer drie miljoen ton CO2-emissies per jaar.Zodra de DRI-installatie en elektrische ovens zijn gebouwd, komt er een overgangsperiode waarin de productie geleidelijk van hoogoven A naar de DRI-installatie en elektrische ovens verschuift. Daarna sluit het bedrijf hoogoven A omdat deze dan het einde van de levensduur heeft bereikt.

Nog niet fossielvrij

Begin september maakte ArcelorMittal ook al bekend dat het steun krijgt van de Duitse overheid voor de bouw van een fabriek op industriële schaal voor direct gereduceerd ijzer op waterstofbasis. Deze komt in Hamburg te staan. De demonstratiefabriek moet de basis leggen om staal te produceren zonder koolstofemissies. De staalproducent produceert in Hamburg overigens al staal met behulp van de DRI-technologie, maar gebruikt daarbij nog aardgas in het proces. Daardoor is de route niet fossielvrij.

In dezelfde maand dat ArcelorMittal zijn aankondigingen deed, liet Tata Steel IJmuiden weten volop te koersen op de productie van groen staal via de waterstofroute. Om dat te kunnen doen wil Tata Steel ook gebruikmaken van DRI in combinatie met elektrische ovens, ook wel vlamboogovens genoemd. Waar Tata Steel de waterstof vandaan gaat halen, is nog niet duidelijk (zie kader). Het bedrijf schetst wel een scenario waar het eerst aardgas inzet als brandstof dat ze geleidelijk kan aanvullen met waterstof. Gezien het feit dat Tata de CCS-route loslaat, zal blauwe waterstof geen rol meer spelen.

Direct Reduced Iron technologie

Wat is die technologie waar die staalproducenten nu op inzetten? Bij de Direct Reduced Iron technologie wordt staal gemaakt op basis van aardgas of waterstof. Tijdens de reductie wordt de zuurstof uit ijzererts verwijderd waarna ijzer overblijft. In een traditioneel proces gebeurt dit met behulp van kolen of cokes. Het gebruik van aardgas of waterstof zorgt voor een enorme afname in de CO2­uitstoot.

Het ijzer dat uit de DRI-installatie komt, ook wel sponsijzer genoemd, wordt vervolgens bewerkt in een elektrische oven. Hierin wordt het sponsijzer en schroot gesmolten, dat daarna in een staalfabriek kan worden gevormd tot plakken.

In mei begon HYBRIT met de bouw van een waterstofopslagfaciliteit op proefschaal.

Zweden

Wat Tata en ArcelorMittal doen, vertoont veel gelijkenissen met de plannen van staalproducent SSAB in Zweden. Het bedrijf produceerde onlangs met de DRI-technologie staal met gebruik van fossielvrij geproduceerde waterstof.

Dit maakt het mogelijk ongeveer negentig procent van de uitstoot in de staalproductie te verminderen. SSAB werkt samen met mijnonderneming LKAB en energieleverancier Vattenfall in het Hybrit-project om in 2026 als eerste fossielvrij staal op industriële schaal op de markt te brengen. Daarvoor hebben de partijen naast de staalfabriek van SSAB in Luleå in Zweden een pilotfabriek staan.

De waterstof die SSAB in het directe reductieproces gebruikt, wordt opgewekt door elektrolyse van water met duurzame elektriciteit. De waterstof kan direct worden gebruikt of opgeslagen voor later gebruik. In mei begon HYBRIT met de bouw van een waterstofopslagfaciliteit op proefschaal, naast de pilotfabriek voor directe reductie in Luleå.

Athos-project stopt

Project Athos richtte zich de afgelopen jaren op de ontwikkeling van een grootschalig CO2 -transport, -hergebruik en -opslagproject in het Noordzeekanaalgebied. Net als EBN, Gasunie en Port of Amsterdam was Tata Steel nauw bij dit project betrokken. Het ingeschatte beschikbare CO2-volume van Tata Steel was het fundament voor de conceptuele en technische uitgangspunten van het project. Het besluit van Tata Steel om versneld over te gaan op de DRI-technologie betekent daarom dat het project Athos in de huidige vorm niet kan voortbestaan.

De Athos-partners onderzoeken de komende maanden de mogelijkheden om Tata Steel zo goed mogelijk te faciliteren in een nieuwe koers. Zo willen ze bijdragen aan de regionale CO2-reductieopgaven in het Noordzeekanaalgebied en de uitvoering van het Klimaatakkoord.

Door in het proces ijzerertspellets te gebruiken die al warm zijn, worden enorme hoeveelheden energie bespaard.

Fabriek op industriële schaal

Ondertussen bouwt het Zweedse bedrijf in Gällivare aan een productie-installatie voor fossielvrij sponsijzer (zie kader DRI-technologie). Deze moet over vijf jaar klaar zijn. De industrialisatie moet beginnen met de eerste demonstratiecentrale, die in 2026 klaar is, voor de productie van 1,3 miljoen ton fossielvrij sponsijzer. De demonstratiecentrale wordt geïntegreerd met de productie van ijzerpellets. Het doel is om de productie van sponsijzer tegen 2030 uit te breiden tot een volledige industriële schaal van 2,7 miljoen ton om aan SSAB en andere klanten grondstoffen voor fossielvrij staal te kunnen leveren.

De nieuwe fabriek wordt om een aantal redenen in Gällivare gebouwd. Het is in de buurt van de mijnbouwproductie en -verwerking van LKAB. Door in het proces ijzerertspellets te gebruiken die al warm zijn, worden enorme hoeveelheden energie bespaard. Bovendien hoeft er dertig procent minder gewicht te worden getransporteerd, omdat met waterstofgas de zuurstof uit het ijzererts wordt verwijderd. Gällivare biedt ook goede toegang tot duurzame elektriciteit van Vattenfall.

staal

(c) Wikimedia

Waterstof Tata Steel

Tata Steel wil, zodra er voldoende en betaalbare waterstof beschikbaar komt, overschakelen naar staalproductie op waterstof. Wellicht maakt het bedrijf daarbij gebruik van het project H2ermes. Samen met Nobian en Havenbedrijf Amsterdam onderzoekt Tata Steel daarin de mogelijkheden voor het opzetten van een honderd megawatt waterstoffabriek op het terrein van de staalproducent in IJmuiden.

Deze installatie kan in de toekomst met duurzame elektriciteit tot 15.000 ton groene waterstof per jaar produceren. In dit proces wordt ook zuurstof geproduceerd. Met de zuurstof en waterstof kan Tata Steel op duurzamer staal produceren en zijn CO2-uitstoot flink verminderen.

Port of Amsterdam richt zich op de infrastructuur voor de verdere distributie van groene waterstof. Dit dient als basis voor de ontwikkeling van nieuwe producten en groene brandstoffen en het aantrekken van circulaire industrieën. Daarnaast kan de waterstof worden gebruikt voor verduurzaming van de regio door deze bijvoorbeeld te gebruiken voor emissievrij openbaar vervoer en transport, verwarming van gebouwen of nieuwe vormen van groene chemie in het havengebied.

ArcelorMittal Belgium heeft zijn hoogoven B in Gent vernieuwd. Hiermee is het staalbedrijf klaar voor een toekomst waarin hij niet alleen de CO2-uitstoot wil verminderen, maar ook afval uit de maatschappij wil verwerken.
De twintig jaar oude hoogoven is zo aangepast dat de productiviteit is verhoogd en zodat ze in de toekomst andere grondstoffen kan verwerken. Want ArcelorMittal is met een heleboel projecten bezig om zijn staalproductie te verduurzamen. Houtafval, plastic, afvalgassen en groene waterstof moeten daar als grondstof bij helpen. De bijproducten van het hoogovenproces moeten ook weer dienen als grondstof voor de cementsector, (petro)chemie en zelfs de voedingsindustrie. Het bedrijf heeft de ambitie om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn.

5.000 ton staal

In september 2020 is gestart met de vernieuwing van de oven. In februari was het project klaar. Zo’n anderhalve maand later dan gepland. Een van de redenen waren de coronamaatregelen. De hoogoven heeft een geoptimaliseerde vorm gekregen. Verder is ArcelorMittal overgeschakeld naar een nieuw PLC-platform en zijn de veiligheidsconcepten naar een hoger niveau gebracht. Daarnaast is er een nieuwe netwerkinfrastructuur gekomen, is de procescomputersoftware aangepast en zijn modellen voor de sturing van de nieuwe hoogoven geoptimaliseerd. Voor de hoogovenvernieuwing is 5.000 ton staal en 3.000 ton vuurvast materiaal gebruikt. Daarnaast is er 265 kilometer aan elektrische kabels getrokken.

Groene koolstof

De nieuwe ‘state-of-the-art hoogoven’ dient als platform om nieuwe technologie en nieuwe grondstoffen in te kunnen zetten. In de hoogovens wil de staalproducent fossiele koolstof vervangen door groene en circulaire koolstof en door groene en circulaire waterstof. Nu worden nog fossiele varianten gebruikt in het proces. Bijvoorbeeld om de grondstof ijzererts te verwerken. Dit is een combinatie van ijzer en zuurstof. Voor de staalproductie moet het ijzergehalte richting de honderd procent gaan. De zuurstof moet dus worden verwijderd. Dat doet het bedrijf nu met fossiele koolstof.

ArcelorMittal zet voor dit proces al steeds meer groene waterstof in. Maar heeft ook nog alternatieven nodig, want er is bij lange na niet genoeg groene waterstof beschikbaar. Ze zet daarom in op groene koolstof. Met de ‘Torero-installatie’ kan het bedrijf vanaf eind 2022 houtafval verwerken tot biokoolstof die geschikt is voor het hoogovenproces.

Bio-ethanol

Bij het gebruik van koolstof ontstaat CO en CO2. Om die twee te scheiden, bouwt ArcelorMittal een installatie. Daarnaast bouwt ze ook nog een installatie, Steelanol genaamd, die de CO vervolgens met behulp van bacteriën omzet in bio-ethanol. Deze moet in 2022 operationeel zijn. En samen met chemiebedrijf Dow in Terneuzen draait het staalbedrijf een pilotproject om CO om te vormen tot synthetische nafta. Verder loopt er nog een project om restgassen van de cokesfabriek en de chemische industrie naar de hoogoven te begeleiden waar ze fossiele brandstoffen kunnen vervangen.

Ook kijkt ArcelorMittal waar ze de CO2 in kan zetten om nuttige producten te maken voor de maatschappij. Zo loopt er een project om CO2 op te slaan in beton en onderzoekt ze samen met de Universiteit Gent of CO2 kan worden gebruikt om eiwitten te maken voor diervoeding.

Afval

ArcelorMittal richt zich echter niet alleen op het emissieprobleem, maar ook op het afvalprobleem. De staalproducent wil zijn hoogovens inzetten als afvalverwerkers. Via het Torero-project kan het bedrijf afvalhout uit containerparken voorbewerken tot biokoolstof die geschikt is voor het hoogovenproces. Ook lopen twee projecten waarbij plasticafval in de vorm van poeder of gas in de hoogoven kan worden geïnjecteerd.

Dan is er ook nog het eigen afval. Dat probeert het bedrijf te hergebruiken. Het hoogovenslak wordt ingezet in de cementindustrie. Een andere vorm van slak, LD-slak, wordt gebruikt in waterbouwwerken.

Impact op de site

De vernieuwing van de hoogoven had een behoorlijke impact op de site van ArcelorMittal in Gent. Met maar één van de twee hoogovens draaiende, kon er maandenlang minder worden geproduceerd. Daar was al rekening mee gehouden door van tevoren extra stock aan te leggen. Hoewel Covid-19 lastig was voor het werken tijdens de vernieuwing, zorgde het er ook voor dat er minder vraag was naar staal.

ArcelorMittal Belgium

ArcelorMittal Belgium heeft vestigingen in Gent, Luik, Genk en Geel en telt 5.000 medewerkers. De totale directe en indirecte tewerkstelling wordt op 30.000 banen geraamd. Het bedrijf produceert hoogwaardig staal voor de meest uiteenlopende toepassingen in de automobielsector en andere industriële sectoren zoals de groene-energiesector, bouwsector, witgoedsector en de
verpakkingssector.