Themencluster Rohstoffe: Handlungsfeld Kombinierte Kohlenstoff und Metallgewinnung

Die Direktreduktion stellt schon heute eine Alternative zu klassischen Hochofenverfahren dar. Bei dieser Methode wird Eisenoxid mit Hilfe von Synthesegas (CO+H2) in einem Drehrohrofen reduziert. Da die Reaktion bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen verläuft, bleibt das Eisen fest und fällt in Form von sogenanntem „Eisenschwamm“, einem porösen, sehr reinen Eisen an.

Bislang ist die Direktreduktion auf wenige Regionen und kleinere Werke begrenzt, wobei auch in Deutschland einige wenige Werke nach diesem Verfahren arbeiten. Ihre Vorteile sind der hohe Reinheitsgrad des Eisens und der vergleichsweise geringe CO2-Ausstoß; außerdem bietet sie sich dort an, wo keine Kohle, dafür aber günstiges Erdgas vorhanden ist. Das Verfahren muss auch nicht auf die Eisen- und Stahlgewinnung beschränkt bleiben. Gerade zur Gewinnung von Metallen wie Nickel oder Vanadium aus Schlacken, Stäuben oder kohlenstoffhaltigen Quellen wie Petrolkoks oder Schweröl könnte dies eine wirtschaftliche und effiziente Methode sein. Forschungsbedarf besteht hier zum einen bei der Optimierung der Direktreduktion an sich – welche Partikelgrößen darf das Material haben, wie wird Agglomeration verhindert -, aber auch der effizienten Nutzung der anfallenden Restgase. Diese haben einen verhältnismäßig niedrigen Energiegehalt, enthalten aber oftmals noch signifikante Anteile an CO, H2 oder niedermolekularen Alkanen. Eine energetische Nutzung für andere Prozesse oder sogar die Einspeisung als Rohstoff in chemische Synthesen könnte da ein sinnvoller Weg sein.