skip to Main Content
contact@klimaatschap.org

Introductie

De staalindustrie is een sector die grote hoeveelheden aan steenkolen gebruikt in het productieproces. Het stoot ongeveer 15% van de totale CO2 eq van de industriesector uit.

Auteurs

Document

Versie 1.0
Datum 2 april 2021

Kerncijfers van de staalindustrie

De staalindustrie is een sector die grote hoeveelheden aan steenkolen gebruikt in het productieproces. Het stoot ongeveer 15% van de totale CO2 eq van de industriesector uit.1 Naast broeikasgassen emitteren staalbedrijven ook het nodige fijnstof dat de gezondheid van omwonenden aantast.2 Als we kijken naar 2016, was Tata Steel in IJmuiden goed voor 11,9 megaton CO2 eq uitstoot en dat is 6,5% van de totale Nederlandse uitstoot, waarmee het de grootste vervuiler van het land is.3; 4 De grote impact komt door het gebruik van steenkool, maar daar ligt dan ook gelijk de mogelijkheid tot innovatie en dus verduurzaming van de staalindustrie: fabrieken laten draaien op waterstof.

De staalindustrie produceert meer dan 3500 verschillende soorten staal. Er bestaan specifieke soorten staal afhankelijk naar de behoeften. Zo kan staal een licht en sterk materiaal zijn, waarmee het waardevol is voor sectoren als de auto-industrie, maar ook het bouwen van wolkenkrabbers. De kwaliteiten van staal maken het een veel gebruikt product, zo gebruikt de EU in 2019 310 kg staal per hoofd van de bevolking.5

Staal is dus een uiterst aantrekkelijk materiaal doordat het onder andere zeer sterk is en goedkoop om te produceren. Een ton staal kost namelijk slechts 500 euro. Om die ton staal te produceren is er 1.370 kg ijzererts nodig, 600 kg cokes, 270 kg kalksteen en 125 kg schroot. De productiekosten van een ton staal zijn laag, maar het stoot wel relatief veel CO2 uit: 1.85 ton.6

Oplossing

Een mogelijke oplossing om het kolengebruik en daarmee de uitstoot te verminderen is door waterstof te gebruiken voor het productieproces. Wanneer waterstof in plaats van steenkool gebruikt wordt, komt er geen CO2 meer vrij. Alleen water is een restproductie bij dit proces, wat een grote vooruitgang voor de staalindustrie betekent. Het proces is ietwat technisch, maar het komt erop neer dat onder hoge temperaturen van zo’n 1.000°C waterstof in staat is om ijzer vrij te maken uit ijzererts. Daardoor ontstaat een soort sponsijzer, dat na bewerking in ruwstaal wordt omgezet. Het proces is in grote lijnen vergelijkbaar met de oude methode, waarbij de grootste verandering is dat steenkool vervangen wordt door waterstof.7

Waterstof is een energiedrager en moet wel op een duurzame manier geproduceerd worden. Dit heet groene waterstof en kan geproduceerd worden met behulp van windmolens. Hierbij wordt met windenergie water gesplitst in waterstof en zuurstof (elektrolyse). Voor de kust van IJmuiden zouden windmolens groene waterstof voor Tata Steel kunnen produceren. Via een pijpleiding kan het dan naar de installaties worden getransporteerd. Zo’n oplossing wordt nu al bekeken in Zeeland voor de zware industrieën daar en de staalindustrie in Gent. Het Deense windmolenbedrijf Orsted wil een windmolenpark op zee bouwen en de helft van deze energie gebruiken voor een waterstoffabriek in Zeeland. Deze zal waterstof produceren die gebruikt kan gaan worden voor, naast de Zeeuwse industrie, de staalindustrie in Gent. Daar draait momenteel al 10% van de ovens op waterstof, maar dit is nu nog grijze waterstof. De zware industrie daar staat in ieder geval open voor de komst van groene waterstof.8

Stand van zaken

Momenteel lopen er, naast Gent al wat eerste projecten van met waterstof gedreven staalfabrieken. Onder andere de EU heeft al een aantal jaren geleden onderzoek laten doen naar de mogelijkheden van deze switch. Zij bekeken verschillende opties, waaronder dus waterstof, om de uitstoot met 50% terug te kunnen dringen9 Nu lopen de grootste proefprojecten in Zweden. Daar is een testfabriek in werking gegaan, die in 2026 volledig fossielvrije staal op de markt zal brengen. In 2035 moet zelfs de hele Zweedse staalindustrie omgezet zijn naar waterstof.10 Door de vele waterkrachtcentrales is dit ook de uitgelezen regio voor zulke fabrieken, want daarmee kunnen ze op groene wijze waterstof produceren die nodig is voor de staalindustrie.11 Ook in Duitsland zijn ze bezig met deze ontwikkelingen en is in 2019 een eerste fabriek omgegaan naar waterstof. Hier is echter nog niet alle waterstof verkregen op duurzame wijze, net zoals in het eerdergenoemde voorbeeld van Gent, waardoor er nog stappen gezet kunnen worden voor verdere reductie.12 Bij Tata Steel in IJmuiden zijn er momenteel nog geen ovens die werken op waterstof.13

Mogelijk effect

De mogelijke reductie bij een omschakeling naar groene waterstof kan enorm zijn voor de staalindustrie. Indien de energie op groene wijze opgewekt wordt – zoals het geval is in Zweden – dan kan de uitstoot voor het energieverbruik teruggedrongen worden naar nul. Uiteraard komen er elders in het proces nog wel wat broeikasgassen vrij, onder andere tijdens de verhitting van het ijzererts en het transport. Met het gebruik van waterstof wordt de uitstoot in ieder geval met 75% teruggedrongen, namelijk van 2 ton CO2 per ton staal naar slechts 409 kilogram C02. Verdere reductie tot 94 kilogram is zelfs mogelijk als er op andere plekken in het proces ook verduurzaamd wordt.14 In dit geval blijven we bij alleen de groene waterstof om te kijken wat dat voor reductie teweeg kan brengen.

Bij een business as usual situatie zal de staalindustrie door blijven gaan met steenkolen te gebruiken en dus elk jaar 11,9 megaton CO2 uitstoten. In een realistisch scenario waarbij 20% van de ovens aangepast wordt voor waterstof neemt de uitstof af naar 7,5 megaton CO2 per jaar. En als 80% van de ovens wordt aangepast neemt de uitstoot zelfs af tot 4,75 megaton CO2 per jaar. Het Nederlandse beleid voorziet tot 2030 in een jaarlijkse reductie van 6 megaton CO2eq. Met een 80% reductie in de Nederlandse staalindustrie levert dit een reductie op van ongeveer 7 megaton. Nederland haalt dan dus met gemak de doelstelling in 2030.

Naast dit grote effect in de staalproductie, valt er nog meer reductie te behalen door staal te recyclen. Het materiaal is goed herbruikbaar en dit gebeurt nu al veel, want 40% van de Europese staal is gerecycled schroot. Deze kleinere fabrieken werken op elektriciteit in plaats van cokes en zijn daarmee schoner. Het uitbreiden van deze recycle-industrie zal een grote bijdrage kunnen leveren, maar dit vraagt ook om een mentaliteitsovergang naar circulaire economie.15

Meekoppelkansen

De overstap naar waterstof brengt ook voordelen mee wat betreft luchtkwaliteit. Omwonenden van Tata Steel hebben last van stank- en stofoverlast. In bijvoorbeeld Wijk aan Zee dalen steeds vaker te hoge concentraties aan kankerverwekkende stoffen neer. Maar ook een teveel aan lood wordt hier veel aangetroffen. Het dorp wordt zo nu en dan bedekt onder een dun laagje stof – ook wel grafietregens genoemd. Deze regens vinden plaats door stofexplosies in het productieproces. Het gaat om PAK’s (polycyclische aromatische koolwaterstoffen) die door tijdens de productie gevormd kunnen worden.16 Bij een duurzamere en schonere staalindustrie zal ook de verspreiding van zulke stoffen afnemen, waardoor het een positief effect heeft op de luchtkwaliteit en de volksgezondheid.17

Kanttekening en discussie

De grootste kanttekening kan geplaatst worden bij de economische haalbaarheid van een waterstof-staalindustrie. Staal is momenteel goedkoop om te produceren en de markt is erg competitief. Wanneer er wordt overgestapt naar waterstof zal dit de productiekosten waarschijnlijk 20 tot 30% duurder maken, nog afgezien van de investeringskosten in de overstap naar waterstofovens. Dit komt door de hoge kosten van groene waterstof momenteel, aangezien dit nog niet in grote hoeveelheden opgewekt wordt. In Zweden verwachtte ze wel dat ze in 2040 een concurrerend product kunnen leveren op basis van waterstof, wanneer er meer groene waterstof beschikbaar zal zijn.18

Naast de hogere kosten voor groene waterstof, zal Tata Steel – in het geval van Nederland – moeten investeren om de fabrieken aan te passen aan productie op basis van waterstof. Momenteel heeft Tata Steel nog geen ovens die werken op waterstof en richten zij hun verduurzaming op het afvangen van CO2 om ergens op te slaan of te hergebruiken.19 De hoge kosten voor een duurzaamheidstransitie komen naar voren in de mogelijke verkoop van Tata Steel. Een Zweeds bedrijf zag onlangs af van de koop, doordat het bedrijf niet strookt met de verduurzamingsopgaven van Zweden en de investeringen te hoog zijn om het wel ermee in lijn te krijgen.20 De economische competitie kan dus een transformatie van de staalindustrie in de weg staan, maar het mag duidelijk zijn: groene waterstof in de staalindustrie kan een groot verschil gaan maken in de klimaatopgaven waar we voor staan.

Bronnen

1 TNO. (z.d.).

2 Kuijpers. (2020).

3 Starckx. (2016).

4 Rijksoverheid. (z.d.).

5 Kuijpers. (2020).

6 Kuijpers. (2020).

7 De Ingenieur. (2016).

8 Koster. (2021).

9 CORDIS. (2010).

10 De Ingenieur. (2020).

11 De Ingenieur. (2016).

12 De Ingenieur. (2019).

13 Koster. (2021)

14

15

16

17

18

19

20

Back To Top
Feedback
Feedback
Suggesties? Laat het ons weten!
Volgende
Laat je e-mailadres achter. (niet verplicht)
Terug
Verzend
Dank voor je feedback!