Umweltfreundlicher Stahl zur CO2-Reduktion

Heutzutage wird ein nachhaltiger Umgang mit Rohstoffen und deren umweltfreundliche Verarbeitung immer wichtiger. Klimawandel und Ressourcenknappheit sind präsent und fordern einen Paradigmenwechsel in der Industrie ein. Dem gegenüber stehen die Bedürfnisse der Gesellschaft. In Deutschland floriert die Baubranche, was zugleich einen hohen Bedarf an bestimmten Werkstoffen bedeutet. Umso wichtiger ist es, dass Unternehmen bereits heute ihre Produktionsprozesse soweit optimieren, dass sie ihre Produkte möglichst umweltfreundlich und ressourcenschonend herstellen können. Im Zuge dessen hat die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) ein Forschungsvorhaben gefördert: Eine neue Stahlsorte sollte entwickelt werden, die sowohl umweltfreundlich im Herstellungsprozess als auch ressourcenschonend durch ihre Beschaffenheit ist.

Energieaufwändige Herstellung von Stahl
Die Herstellung von Stahl durchläuft bisher zahlreiche Bearbeitungsprozesse. Der aktuelle Stand der Technik sieht vor, den Stahl mit einem bestimmten Anteil an Blei zu legieren, um ihn leichter in Form bringen zu können. Das Blei ist allerdings ein Schwermetall und gilt daher als sehr umwelt- und gesundheitsschädlich. Nachdem der Stahl in Form gebracht wurde, muss er thermisch gehärtet werden. In der Regel verzieht er sich dadurch etwas, weshalb man ihn in einem weiteren Schritt nachbearbeiten muss. Durch diese Nachbearbeitung entsteht Abfall in Form von Spänen. Diese Materialverluste müssen daher im Vorfeld mit eingeplant werden. Darüber hinaus sind Nachbearbeitung und Härtungsprozess sehr energieaufwändig und sind zudem für einen enormen Ausstoß an Treibhausgasen verantwortlich. Rund 53.000 Tonnen Kohlenstoffdioxid werden jährlich während des Härtungsverfahrens ausgestoßen. Das entspricht etwa den Emissionen einer Kleinstadt mit circa 4.500 Einwohnern. Über zwei Jahre forschte ein Team des Unternehmens econsteel die Entwicklung einer neuen Stahlsorte, die ohne die Zulegierung von Blei auskommt. Ein neues technisches Härtungsverfahren ermöglicht zudem, das knapp 99% der Treibhausgase im Härtungsprozess eingespart werden. Die Oberfläche der entwickelten Stahlsorte lässt im Unterschied zu herkömmlichen Stählen durch einen rein mechanischen Vorgang, das sogenannte Rollieren, so gut verfestigen, dass dadurch konventionelle Härteverfahren ersetzt werden können. Dadurch seien neue effiziente Anwendungen in höchster Qualität möglich. Des Weiteren entfällt durch die Entwicklung dieser neuen Werkstoffklasse des Stahls auch der Abfall, der bisher durch den Verzug entstanden ist.

Wie erreicht man die großflächige Produktionskette?
Die Forschungsergebnisse können für die Industrie wegweisend sein, allerdings müssten für eine breite Anwendung zahlreiche weitere Aspekte mitberücksichtigt werden. Noch steht die neue Stahlsorte als exklusiver Einzelgänger auf dem Markt. Möchte man den Stahl massentauglich gestalten, müssen die Produktionsprozesse bei den Herstellern angepasst werden. Vom Materiallieferant bis zum Automobilhersteller – die Bauteile fallen vielfältig und komplex aus. Hier gilt es Lösungen zu finden, die für alle Beteiligten erstrebenswert sind. Im einem nächsten Schritt wird daher zunächst das mechanische Härtungsverfahren weiterentwickelt. Hierfür wurde vor Kurzem eine erneute Förderung von der DBU genehmigt. Dass die umweltgerechte Herstellung von Produkten immer mehr in den Fokus von Institutionen und Unternehmen rückt, ist eine gute Entwicklung. Sollte im Zuge des Klimawandels eine CO₂-Steuer eingeführt werden, würden Entwicklungen, wie die Kombination aus neuem Stahlwerkstoff und mechanischem Härten, die einen Großteil der Treibhausgase gegenüber dem bisherigen Produktionsprozess einsparen können, noch stärker in den Fokus rücken.