Abonneer Log in

Staal: circulariteit is het antwoord

Samenleving & Politiek, Jaargang 28, 2021, nr. 4 (april), pagina 68 tot 71

'Groen staal' is nog niet voor morgen. Daarom moeten we de productie van nieuw staal verminderen, het schroot nog beter inzamelen en het in Europa zelf verwerken tot nieuw staal.

DUURZAAM MATERIALENGEBRUIK

Plastic: recyclage is niet voldoende
Karel Van Acker
Batterijen: een probleem als iedereen een Tesla wil
Lien Vandamme
Staal: circulariteit is het antwoord
Tycho Van Hauwaert
Hout: ideaal voor sociale woningen
Victor Debeerst
Textiel: wat met mode één jaar na de grote stilstand?
Aurélie Van de Peer, Hanka van der Voet en Daniëlle Bruggeman

Er moet volop worden omgeschakeld naar elektrische vlamboogovens.

De weg naar een circulaire staalindustrie is nog lang.

STAAL IS ALOMTEGENWOORDIG

In 1856 zorgde de Britse uitvinder Henry Bessemer voor een ongeziene industriële omwenteling door het procedé voor staalproductie drastisch te vereenvoudigen, en flink goedkoper te maken. Het was de start van de ijzeren revolutie in Europa. Staal was eind 19e eeuw het materiaal dat onze steden, infrastructuur tot zelfs scheermesjes compleet zou veranderen.

Resultaat: vandaag wordt een gigantische hoeveelheid staal gebruikt in onze steden en huizen, ongeveer 12 ton per Europese burger. Staal is veelzijdig, goedkoop en kan in grote hoeveelheden worden geproduceerd. De keerzijde is dat het productieproces zeer energie-intensief is en gepaard gaat met een gigantische CO₂-uitstoot. Gelet op de Europese ambities om de industrie klimaatneutraal te maken in 2050, is een trendbreuk, zeker in de staalsector, cruciaal. Maar hoe?

VERVUILENDE INDUSTRIE

De staalindustrie produceert jaarlijks wereldwijd 1,9 miljard ton nieuw staal. Europa produceert zo'n 160 miljoen ton, goed voor een uitstoot van meer dan 200 miljoen ton CO₂ per jaar. Duizelingwekkende cijfers, maar toch is het Europese staal een stuk schoner en efficiënter dan het mondiale gemiddelde. Europa stoot per ton staal 1,9 ton CO₂ uit, terwijl het wereldwijd gemiddelde op zo'n 2,3 ton ligt. De staalfabriek van ArcelorMittal in de Gentse haven behoort zelfs tot de efficiëntste ter wereld.

Waarom ook efficiënte staalfabrieken zoveel CO₂ de lucht in pompen? Koolstof speelt een belangrijke rol in het productieproces. Zo worden cokes – een geconcentreerde vorm van steenkool – in een hoogoven verbrand bij hoge temperaturen om het ijzererts te smelten tot vloeibaar ijzer. In een tweede stap wordt dit vloeibaar ijzer in een oxystaaloven omgezet in staal door er zuurstof in te blazen. Dit is de zogenaamde BF-BOF route, een zeer energie-intensief proces dat onder extreem hoge temperaturen moet gebeuren.

Een ander type productieproces is klimaatvriendelijker, doordat het vertrekt van schroot: de elektrische vlamboogoven. In zulke ovens worden geen ruwe materialen, maar wel schroot gesmolten. Vandaag staan ze in voor ongeveer 30% van de wereldwijde staalproductie. Maar de voorraden schroot zijn gelimiteerd en de vlambogen kunnen voor bepaalde specifieke toepassingen niet continu de vereiste kwaliteit bieden.

In een derde methode wordt gebruik gemaakt van aardgas als brandstof om het ijzererts te smelten, de direct reduction iron (DRI). Deze methode is goed voor ongeveer 5% van de staalproductie. DRI-ovens leiden tot 40% minder CO₂-uitstoot in vergelijking met de hoogovens.

BESTAAT 'GROEN STAAL' DAN?

De theorie is simpel: vervang koolstof als basisgrondstof door een hernieuwbare bron en je hebt groen staal. De praktijk is weerbarstiger: waterstof bijvoorbeeld kan steenkool in hoogovens slechts deels vervangen als middel om ijzererts te smelten. Er blijft dan nog altijd een extra middel nodig: poederkool, olie of aardgas. Fossiele bronnen dus. Op dit moment is het technisch nog niet haalbaar om in een hoogoven uitsluitend waterstof te gebruiken.

Ook in de DRI-route zou waterstof aardgas kunnen vervangen. Tijdens dit proces wordt eerst sponsijzer gevormd, wat dan in een elektrische vlamboog omgezet kan worden in staal. Maar die technologie is nog niet commercieel rijp. Op dit moment testen onder meer SSAB, ThyssenKrup en VoestAlpine met pilootsites om de technologie geschikt te maken en de investeringsdruk weg te nemen.

Helaas bestaan er geen zaligmakende oplossingen richting schone staalproductie. DRI is afhankelijk van ertsen van hogere kwaliteit, die beperkt beschikbaar zijn. Daarnaast is het de vraag of de groene productie van waterstof de enorme vraag van de staalindustrie op korte termijn zal kunnen beantwoorden. Uiteraard pleiten we voor en hopen we op een snelle opschaling van de infrastructuur van deze groene energiebron. Maar – en dat is goed nieuws – minstens een deel van de oplossing ligt niet in de technologie.

CIRCULARITEIT IS HET ANTWOORD

Nieuwe technologische doorbraken in de staalindustrie zorgen dan wel voor een CO₂-reductie, maar ze schieten tekort voor de doelstellingen van het Parijsakkoord. In een circulair systeem produceren we minder nieuw staal en ligt de focus op het inzamelen en hoogwaardig recycleren van staal en schroot. Resultaat? Emissiereducties die we met technologie alleen nooit zouden halen.

Vanuit de staalindustrie wordt vaak gekeken naar de aanbodzijde: hoe produceren we zoveel mogelijk staal aan een zo laag mogelijke kost? Een studie van Material Economics stelt dat er grote opportuniteiten zijn om staal beter te recycleren, maar ook om er zuiniger mee om te springen. Zo zou er tot 54 miljoen ton minder staal kunnen gebruikt worden per jaar, met behoud van dezelfde economische voordelen. Door te kijken naar de vraagzijde krijgt het milieuprobleem andere dimensies: autodelen resulteert in een fors mindere vraag naar staal, slimmer gebruik in constructies en gebouwen kan het materiaalgebruik met 30% verminderen.

Daarnaast is er ook nood aan hergebruik, via de inzameling van schroot. Op dat vlak doet staal het al erg goed, het is het best ingezamelde materiaal. In Europa wordt jaarlijks 111 miljoen ton schroot ingezameld en verwerkt tot nieuwe producten. Wereldwijd wordt 85% van het geproduceerde staal al ingezameld. In 2050 kan de beschikbare hoeveelheid schroot even groot zijn als de vraag naar staal.

Er moet volop worden omgeschakeld naar elektrische vlamboogovens.

Bottom line: we moeten de productie van nieuw staal verminderen, het schroot nog beter inzamelen en het in Europa zelf verwerken tot nieuw staal. Daarbij is het cruciaal om het staal zo zuiver mogelijk te houden en contaminaties (met bijvoorbeeld koper) te vermijden. Daarvoor is nog een grote omslag nodig in het productieproces: op veel Europese sites staan momenteel klassieke hoogovens waar de verwerking van schroot slechts een nevenactiviteit is. Er moet volop worden omgeschakeld naar elektrische vlamboogovens. Doordat een klassieke hoogoven een levensduur en investeringscyclus van 20 tot 25 jaar heeft, komt het erop aan dat overheden duidelijk de richting aangeven, zodat de staalsector op tijd koolstofneutraal kan worden.

90% MINDER EMISSIES

Meer dan de omschakeling van CO₂-uitstotende naar hernieuwbare productiemethodes, is de noodzaak van een circulaire benadering. In een circulaire staalindustrie kunnen de emissies met 90% verlagen, op voorwaarde dat voldoende hernieuwbare elektriciteit kan worden gebruikt.

En de Europese staalindustrie heeft nog een voor de hand liggende piste: vandaag wordt meer dan 20 miljoen ton Europees staalschroot geëxporteerd. Die schroothoop zou een plaats moeten krijgen in de toekomstige Europese staalindustrie. Een industrie die nieuwe koolstofarme productiemethodes combineert met een groter gebruik van gerecycleerd staal. Bijkomende voordeel voor deze industriële sector: ze maken zichzelf onafhankelijk van prijsfluctuaties door bijvoorbeeld een grotere vraag naar ijzererts op korte termijn, of door overcapaciteit op de staalmarkt op lange termijn.

#BETERNACORONA

Covid-19 had een grote impact op de staalindustrie. Veel staalfabrieken gingen tijdelijk dicht en na de eerste lockdown steeg de vraag naar staal veel sneller dan verwacht. Gevolg: de fabrieken konden niet tijdig leveren, waardoor schaarste ontstond en de prijzen fors stegen. Het zijn dit soort prijsfluctuaties die de sector kwetsbaar maken – en die een sterk pleidooi vormen voor meer recyclage van schroot.

De weg naar een circulaire staalindustrie is nog lang.

De weg naar een circulaire staalindustrie is nog lang. En op dit moment ontbreken de contouren voor een transitieplan vanuit het beleid. Dat moet inzetten op nieuwe waardeketens, hoogwaardige inzameling van schroot, efficiënt gebruik van materialen en vraagreductie. De nieuwe Europese Industrie Strategie en het Europees herstelfonds kunnen alvast de weg vrijmaken voor doorbraaktechnologieën en voor het circulaire businessmodel.

De Vlaamse Regering moet dringend werk maken van een transitieplan voor de (staal)industrie, waarin ze een duidelijke focus legt op de vraagzijde. Is het is zinvol om nieuwe CO₂-besparende technologieën te verkennen? Zeker, maar voor de maatschappelijke keuzes moeten we vertrekken vanuit de maatschappelijke noden. En die gaan nu eenmaal een stuk ruimer dan zoveel mogelijk nieuw staal produceren.

Samenleving & Politiek, Jaargang 28, 2021, nr. 4 (april), pagina 68 tot 71