Neue Schlacken, die bei der dekarbonisierten Stahlherstellung auf der Direktreduktionsroute im Einschmelzer entstehen, eignen sich als latent hydraulische Bindemittel in der Zementherstellung. Das ist das Ergebnis des Forschungsprojekts „SAVE CO2“. Die im Labor- und Technikumsmaßstab durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die auf Basis von Eisenschwamm (DRI) erzeugten Elektroroheisenschlacken bei geeigneter Prozessführung und gezielter chemischer Einstellung den konventionellen Hüttensand ersetzen könnten. Für die Stahl- und Zementproduktion würde dies in Zukunft bei der Versorgung mit erneuerbarer Energie ein Einsparpotenzial von rund zwei Dritteln der heutigen CO2-Emissionen bedeuten.
Schlacken aus der Direktreduktionsroute als Zementrohstoff
Hochofenschlacken werden seit Jahrzehnten als hochwertiger ressourcen- und klimaschonender Sekundärrohstoff in der Zementindustrie genutzt. Für Schlacken aus DRI-basierten Prozessen existierten jedoch weder empirische Daten noch industrielle Anwendungen. Entsprechend fehlte ein grundlegendes Verständnis über die chemisch-mineralogische Beschaffenheit, die Glasbildung, die Umweltverträglichkeit und die hydraulische Aktivität dieser neuen Schlackentypen. Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens stand daher die Untersuchung der Abhängigkeit der Schlackeneigenschaften von variablen Einsatzstoffen und Prozessparametern sowie die Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen für eine vollständige Nutzung als Zementhauptbestandteil.
David Algermissen, Abteilungsleiter Sekundärrohstoffe/Schlackenmetallurgie im FEhS – Institut für Baustoff-Forschung, welches das Projekt koordiniert hat: „Die Arbeiten mit diesem großartigen Konsortium waren sehr erfolgreich. Es konnte sowohl Basiswissen rund um die Elektroroheisenschlacke aufgebaut werden bis hin zu Pilotversuchen zur Erzeugung von Hüttensand 2.0 im Tonnenmaßstab und die Prüfung im Zement und Beton. Nächste Schritte sind die normativen und rechtlichen Rahmenbedingungen, damit das Material auch zeitnah seinen Weg in den Markt finden kann, sobald die Schlacke bei Thyssenkrupp entsteht.“
Forschungsprojekt SAVE CO2 untersucht industrielle Nutzung
Das im Jahr 2021 gestartete Forschungsvorhaben „SAVE CO2“ von Thyssenkrupp Steel, Heidelberg Materials, dem Institut für Technologien der Metalle der Universität Duisburg-Essen, Fraunhofer UMSICHT und FEhS-Institut wurde im Rahmen der Fördermaßnahme KlimPro-Industrie vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt sowie der Europäischen Union/NextGenerationEU gefördert und durch den DLR Projektträger betreut.
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