Vom Abgas zum Rohstoff

Klimaneutrale Stahlproduktion bis 2050: Das ist ein Ziel von Thyssenkrupp. Dazu will der Konzern im Projekt Carbon2Chem Hüttengase wiederverwerten. Wie das geht, hat sich Bundesministerin Karliczek während ihrer Pressereise in Duisburg angeschaut.

Einblick in die Stahlproduktion: Ministerin Karliczek besichtigt das Stahlwerk.

© BMBF/Hans-Joachim Rickel

Blickfang auf dem Gelände: die Gasreinigungsanlage. Hier werden die Hüttengase aus dem Stahlwerk mit Hilfe verschiedener technischer Verfahren so aufbereitet, dass die nachfolgenden chemischen Prozesse zuverlässig ablaufen können.

© BMBF/Hans-Joachim Rickel

Eine nahezu CO2-freie Stahlproduktion: Kann das gelingen? Dieser Frage widmen sich seit 2016 Partner aus Industrie und Wissenschaft im Projekt Carbon2Chem, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird. Und Schritt für Schritt nähern sie sich ihrer Vision: Seit September 2018 läuft dazu am  thyssenkrupp-Stahlwerk Duisburg der weltweit erste Praxistest. Hier steht eine in das Stahlwerk integrierte Demonstrationsanlage, die sich Bundesforschungsministerin Anja Karliczek während ihrer Pressereise angeschaut hat. Im sogenannten „Technikum“ wird unter Industriebedingungen erforscht, wie Hüttengase und das darin enthaltene CO2 recycelt werden können. Das heißt, aus dem Klimagas werden wirtschaftlich verwertbare Vorprodukte für Kraftstoffe, Kunststoffe oder Düngemittel.

Die Qualität der Zutaten ist entscheidend

Interaktives Demonstrationsmodell zu Carbon2Chem: Hier kann sich Ministerin Karliczek das komplexe Zusammenspiel der unterschiedlichen Branchen (Stahlherstellung, chemische Industrie, Energieversorgung) anschauen. © BMBF/Hans-Joachim Rickel

Damit das Verfahren funktioniert, müssen die Hüttengase vor der Weiterverarbeitung gereinigt werden. Denn was beim Backen oder Kochen gilt, ist bei der sogenannten Katalyse nicht anders: Die Qualität der Zutaten ist entscheidend: Verunreinigungen können Prozesse behindern oder Anlagen schädigen. Um die optimale Gaszusammensetzung sowie Verfahren zur Gasreinigung entwickeln und testen zu können, haben die Projektpartner am Standort von Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen ein eigenes Labor eingerichtet. Die Forschungsergebnisse bilden die wissenschaftliche Basis für die Arbeiten mit den Hüttengasen im Duisburger Technikum.

Ziel ist die Anwendung im Industriemaßstab

Dort wird bisher nur einen kleinen Teil der Abgase des Stahlwerks verarbeitet. Ziel der Projektpartner ist jedoch die Anwendung im Industriemaßstab. Das heißt: Sie wollen nahezu die gesamten Abgase eines Stahlkraftwerks recyceln. Weltweit gibt es etwa 50 Stahlwerke, die dann von Carbon2Chem profitieren könnten. Denkbar ist auch, dass sich die Technik auf andere CO2-intensive Branchen übertragen lässt. Carbon2Chem könnte so einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, das bei der UN-Klimakonferenz 2015 formulierte Ziel der Treibhausgasneutralität in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts zu erreichen.

Im Projekt Carbon2Chem arbeiten Forschende daran, Hüttengase zu recyceln.

© thyssenkrupp Aktiengesellschaft

Carbon2Chem

Carbon2Chem ist ein von thyssenkrupp zusammen mit Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft und der Max-Planck-Gesellschaft koordiniertes Großprojekt mit 15 weiteren Partnern aus Forschung und Industrie. Das Bundesforschungsministerium fördert das Verbundprojekt von 2016 bis 2020 mit 60 Millionen Euro.

Von Duisburg aus ging es für Ministerin Karliczek weiter nach Dortmund zum „Kompetenzzentrum für Maschinelles Lernen Rhein-Ruhr“, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird. Ob Grundlagenforschung oder praktische Anwendungen wie Sprachtechnologien oder Bilderkennung: Die Forschenden des Kompetenzzentrums tragen maßgeblich dazu bei, dass Deutschland beim Maschinellen Lernen ein Vorreiter ist und bleibt.

KI deckt verborgene Strukturen auf

Das Maschinelle Lernen ist ein Teilbereich der Künstlichen Intelligenz (KI) und einer der wichtigsten Technologiebausteine in den Datenwissenschaften. Diese befassen sich mit Techniken und Theorien, die helfen, verborgene Strukturen und implizites Wissen in großen Datenmengen zu erkennen. So ist es den Forschenden etwa gelungen, mit Hilfe von KI unbrauchbare Satellitenbilder wieder „brauchbar“ zu machen. Denn die KI löst eines der größten Probleme der Auswertung von Satellitenbildern: Sie blickt durch Wolken hindurch – und so können die Forschenden in den sonst unbrauchbaren Bildern weiterhin wichtige Infos zur Erderwärmung, Urbanisierung oder Flächennutzung finden.

Drohnenschwarm im Einsatz

Ein weiteres Fachgebiet der Dortmunder Forschenden ist die Schwarmintelligenz. Mit maschinellen Lernverfahren bringen sie Drohnen bei, das Verhalten eines Vogelschwarms zu imitieren. Unfallfrei fliegen so bereits Drohnenschwärme durch das Kompetenzzentrum. Das Ziel: Eines Tages sollen die Schwärme in der Logistikbranche zum Einsatz kommen.  

Schlüssel für intelligente Produkte

Im Maschinellen Lernen steckt der Schlüssel für intelligente Produkte und Prozesse, neue Geschäftsmodelle und den Vorsprung im internationalen Wettbewerb. Ziel des BMBF ist es daher, Forschungsergebnisse schnell in die Anwendung zu bringen. Das Kompetenzzentrum in Dortmund leistet dazu einen wichtigen Beitrag: Es betreibt Spitzenforschung, fördert Nachwuchsforschende und stärkt den Technologietransfer in Unternehmen.