De wereldwijde staalproductie vreet steenkool en stoot massa’s CO2 uit. In een vandaag verschenen paper in Nature analyseren onderzoekers wat er aan bijna 5000 staalfabrieken versleuteld moet worden, wil deze sector de klimaatdoelen van Parijs halen. Verbeterde staalrecycling helpt op korte termijn, maar er is meer ingrijpende technologie nodig.
Versnelde modernisering van de wereldwijde staalindustrie kan de CO2-uitstoot van deze sector fors reduceren. In het meest gunstige geval kan zo in de jaren tot 2050 de uitstoot van 67 Gigaton CO2 worden vermeden, ofwel een reductie van ruim 50%. Dat concludeert een Brits-Chinese groep onderzoekers in Nature, op basis van een analyse van 4883 staalbedrijven.
Het vernieuwende van deze paper is de fijnmazige aanpak. De onderzoekers kijken naar individuele eigenschappen van elke staalfabriek: bouwjaar, gebruikte procestechnologie en de daarbij behorende emissies. Met die gegevens maken ze voor elke fabriek een passende roadmap om CO2-uitstoot te reduceren, bijvoorbeeld door afvangen en opslaan van CO2, recycling van staal, en gebruik van waterstof en elektriciteit. De onderzoekers nemen zelfs de lokale beschikbaarheid van grondstoffen, zoals staalschroot, mee.
Energie-intensief
De productie van staal behoort, samen met de cementproductie en de (petro)chemie, tot de meest energie-intensieve industrieën. Deze drie sectoren zijn opgeteld goed voor 25% van de totale, mondiale CO2-uitstoot. De staalsector kan daarvan naar schatting 7-9% op zijn conto schrijven. Anders gezegd: als de staalproductie een land zou zijn, zou het op de wereldwijde emissieranglijst de vijfde plek innemen. Vergroening van de staalsector is, kortom, onvermijdelijk om klimaatdoelen te halen.
Dat staalproductie zo’n grote uitstoot veroorzaakt is logisch. De staalsector is voor driekwart van de energievoorziening afhankelijk van steenkool, en in mindere mate van gas en elektriciteit. De belangrijkste grondstoffen zijn ijzererts en cokes, die in hoogovens worden omgezet in vloeibaar ruwijzer van 1400 à 1500 graden. Daarnaast zijn er andere energie-intensieve processtappen nodig, zoals het maken van cokes en het sinteren van ijzererts. Tot slot vereist de opwerking van ruwijzer tot bruikbaar staal een aantal energie-intensieve stappen.
Elektrische fornuizen
De voorbije decennia zijn al slagen gemaakt met technologische innovaties en het terugwinnen van warmte, waardoor het energieverbruik van de sector is gedaald. Een andere strategie om de uitstoot terug te dringen is het gebruik van schroot uit de recycling. Sommige staalfabrieken smelten uitsluitend staalschroot in elektrische fornuizen, en die route levert een veel lagere uitstoot dan ruwijzer uit een hoogoven. Maar ook hoogovens mengen inmiddels 15-25% schroot bij het ijzererts. Ondanks dat soort verbeteringen staat een ton staal gemiddeld toch voor een emissie van 1,4 ton CO2.
De auteurs van de Nature-paper zien verbeterde recycling en een groter aandeel van staalschroot in de productie als relatief snelle stappen om emissies terug te dringen. Bijmengen of, liever nog, het omschakelen van hoogovens naar elektrische fornuizen voor het smelten van schroot, levert op korte termijn al winst. Deze strategie biedt een overbrugging, totdat carbon capture en staalfabricage met waterstof op grote schaal worden ingevoerd. Carbon capture in combinatie met omschakeling naar aardgas kan bijvoorbeeld de emissie met 95% laten dalen.
Upgraden helpt
Door te kijken naar de leeftijd, gebruikte technologie en de resterende jaren dat een staalfabriek in gebruik zal zijn, kan een inschatting worden gemaakt wat de beste optie is: uitfaseren of upgraden. De onderzoekers benadrukken de rol van het upgraden van bestaande installaties, in plaats van sluiting en vervanging door groene nieuwbouw. De reden daarvoor is simpel: de kosten van een staalfabriek lopen in de honderden miljoenen. Daaruit volgt een lange levensduur, met een aantal geplande onderhoudsfases en upgrades. Bovendien is een groot deel van de wereldwijde staalproductie geconcentreerd in Azië, waar die fabrieken relatief jong zijn.
Omdat veel staalfabrieken nog decennia meegaan, en bovendien de wereldwijde vraag naar staal in 2050 met 30% is gestegen, gaan de huidige staalfabrieken nog een enorme hoeveelheid CO2 uitstoten. De onderzoekers becijferen dit op 53,4 Gigaton. Vervroegde uitfasering of aanpassing van de huidige installaties kan daar een flinke deuk in slaan. Daarbij geldt dat uitstellen onverstandig is. Zo berekenen de onderzoekers dat met het naar voren halen van de upgrade van bestaande staalfabrieken met vijf jaar, de staalsector binnen het Parijse doel van 1,5 graad opwarming kan blijven.
Nog geen opmerkingen