In een pakhuis in de Noord-Zweedse stad Luleå pakt Helena Sundberg een handvol donkergrijze, marmergrote pellets van een stapel. Dit zijn stukjes sponsijzer, zo genoemd vanwege de poreuze, honingraatachtige microscopische structuur.
Sundberg is site- en bezoekersmanager bij HYBRIT, een Zweeds conglomeraat dat hier ‘fossielvrij’ staal test. Ze zegt dat dit ijzer ooit tot staal zal worden gemaakt en vervolgens in een groot aantal moderne voorwerpen zal worden gebruikt.
‘Kinderwagens, bouwmateriaal voor met staal beklede muren,’ zei ze. “We hebben er horloges van gemaakt.”
Staal wordt traditioneel gemaakt van steenkool, waarbij grote hoeveelheden kooldioxide vrijkomen. Volgens het Internationaal Energieagentschap is de staalproductie verantwoordelijk voor 10% van de mondiale CO2-uitstoot. HYBRIT heeft deze faciliteit vier jaar geleden gebouwd als laboratorium voor het maken van staal met waterstof, een veelgebruikt industrieel gas dat geen koolstof uitstoot.
De waterstof wordt bij HYBRIT gebruikt om roodachtige pellets ijzererts te raffineren tot vrijwel puur ijzer, een belangrijke stap in het staalproductieproces. De technologie achter het proces is al tientallen jaren bekend, zegt Martin Pei, chief technology officer van SSAB, de Zweedse staalproducent achter het HYBRIT-project.
“Maar om het 24/7 veilig te laten werken… is niemand er in het verleden in geslaagd,” zei Pei.
SSAB is van plan de technologie die bij HYBRIT is ontwikkeld en bestudeerd te gebruiken om zijn op steenkool gebaseerde staalfabrieken tegen het einde van dit decennium te vervangen. Door dit te doen zal het bedrijf de Zweedse kooldioxide-uitstoot met 10% verminderen. CO2 is de belangrijkste oorzaak van klimaatverandering.
“Vanuit technologisch perspectief hebben we er vertrouwen in dat dit zal werken. De uitdaging voor de toekomst is om hiervan een grootschalige implementatie te maken”, aldus Pei.
Pei voorspelt dat dit op waterstof gebaseerde staalproductieproces naar andere landen over de hele wereld kan worden geëxporteerd.
‘Als dit op de lange termijn op grote schaal wordt getoond, geloof ik persoonlijk dat dit zich zal verspreiden’, zei hij.
Een nieuwe methode van staalproductie waarvoor schone energie nodig is
Waterstof wordt doorgaans gemaakt met fossiele brandstoffen, waarbij veel CO2 vrijkomt.
Maar HYBRIT maakt zijn waterstof uit elektrolyse, een proces waarbij een elektrische stroom door water wordt geleid, waardoor de watermoleculen worden gesplitst in waterstof en zuurstof. En omdat de elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen komt, heeft het land, dankzij de overvloed aan waterkrachtcentrales in Noord-Zweden, vrijwel geen CO2-voetafdruk.
“We hebben het staalproductieproces volledig koolstofvrij gemaakt”, zegt Pei.
HYBRIT gebruikt de waterstof vervolgens om ijzerertspellets te verwerken als eerste stap bij het maken van staal. De waterstof onttrekt zuurstof aan het ijzererts en laat sponsijzer achter. Het sponsijzer wordt vervolgens in een elektrische oven – eveneens aangedreven door schone energie – gesmolten en verwerkt tot staal.
Het traditionele, op steenkool gebaseerde staalproductieproces produceert grote hoeveelheden CO2. Bij waterstof is het enige bijproduct H20 – water.
Pei zegt dat SSAB heeft geholpen bij het opstarten van de HYBRIT-fabriek om te reageren op de groeiende vraag naar klimaatactie. Daartoe behoren beleidsmaatregelen zoals het emissiehandelssysteem van de Europese Unie, dat de prijs van koolstofemissies voor staalproducenten de komende jaren zal verhogen.
“Als bedrijf zagen we heel duidelijk dat de samenleving zich nu meer zal concentreren op het streven om de uitstoot te verminderen als gevolg van het begrijpen van de schade die wordt veroorzaakt door de klimaatverandering,” zei Pei.
Pei zegt dat dit type staal in het begin duurder zal zijn om te maken, maar dat sommige klanten, zoals Volvo, bereid zijn er een meerprijs voor te betalen.
“In 2015, na het Akkoord van Parijs, is het steeds duidelijker geworden dat onze klanten die staal gebruiken nu om dit soort fossielvrij staal vragen”, zei hij.
Schoon staal over de hele wereld?
Wat is er nodig om uit te breiden naar andere landen, waaronder de VS, de vierde grootste staalproducent ter wereld?
Kajsa Ryttberg-Wallgren, Chief Growth Officer bij de Zweedse schone staalstartup Stegra, zegt dat haar bedrijf op zoek is naar locaties over de hele wereld. Stegra bouwt ’s werelds eerste groene staalfabriek op commerciële schaal in Boden, Zweden, vlakbij de proeffabriek van HYBRIT, waarbij gebruik wordt gemaakt van soortgelijke fossielvrije technologie.
Ryttberg-Wallgren zegt dat haar bedrijf op zoek is naar plaatsen met een overvloed aan hernieuwbare energie in de buurt, wat in het grootste deel van de VS niet het geval is
“De VS in het algemeen, als je het vanuit een hoog perspectief bekijkt, controleren ze niet alle vakjes”, aldus Ryttberg-Wallgren.
Ze zei dat Texas een mogelijke uitzondering is vanwege de grote hoeveelheden wind- en zonne-energie. Maar traditionele staalproductiegebieden, zoals het westen van Pennsylvania en de Grote Meren, voldoen daar niet aan.
“Je moet dichtbij de (schone) energiebron zitten. En ze zijn niet waar ze zich nu bevinden”, zei ze.
Dat geldt ook voor de Mon Valley Works van US Steel nabij Pittsburgh. Het in Japan gevestigde Nippon Steel, dat US Steel probeert te kopen, zegt dat het een miljard dollar zal herinvesteren in het op steenkool gebaseerde staal dat in Mon Valley wordt geproduceerd als zijn bod om US Steel te kopen door de Amerikaanse regering wordt goedgekeurd. Zowel president Joe Biden als de nieuwgekozen president Donald Trump zeiden dat ze zich tegen de deal zouden verzetten.
Ryttberg-Wallgren zegt dat op waterstof gebaseerd staal in de VS haalbaarder zou kunnen zijn als het beleid hier meer hernieuwbare energie zou aanmoedigen.
De regering-Biden heeft met succes een duurzaam beleid doorgedrukt, zoals de Inflation Reduction Act van 2022, die onder meer subsidies voor schone energie en schone waterstof omvatte. Er werd ook 1 miljard dollar gereserveerd voor de ontwikkeling van koolstofarm staal voor twee staalbedrijven.
Eén daarvan is het Zweedse SSAB, dat een op waterstof gebaseerde staalfabriek gaat bouwen in Mississippi. Volgens het bedrijf is het project nog onderwerp van onderhandeling tussen het ministerie van Energie en SSAB.
De andere is Cleveland-Cliffs, voor een fabriek in Ohio die aardgas gebruikt om ijzererts te verwerken in plaats van steenkool. De installatie, die zich in de eerste planningsfase bevindt, zou uiteindelijk kunnen worden omgezet naar waterstof.
Lourenco Goncalves, CEO van Cleveland-Cliffs, vertelde investeerders eerder dit jaar dat waterstof een game-changing is voor de industrie.
“In de toekomst verwachten we de komende tien jaar veel vooruitgang, met de nadruk op waterstof”, zei hij.
De Amerikaanse staalindustrie heeft al een lagere CO2-voetafdruk dan de staalindustrie in andere landen, omdat het grootste deel van haar staal wordt geproduceerd uit schroot in vlamboogovens. Maar de industrie produceert nog steeds ongeveer 30 procent van haar staal met behulp van traditionele, op steenkool gebaseerde hoogovens, zoals de Mon Valley Works van US Steel.
Het opruimen hiervan zou goed zijn voor het klimaat, maar ook goed voor de volksgezondheid in lokale gemeenschappen in de buurt van staalfabrieken, zegt Nick Yavorsky, senior medewerker bij het Rocky Mountain Institute, een vooruitstrevende denktank.
Uit een recent rapport van Industrious Labs, een milieugroepering, blijkt dat de vervuiling van staal op steenkoolbasis, waaronder stikstofoxiden (NOx), zwaveldioxide (SO2) en fijnstof (PM2,5), de VS tot 13 miljard dollar per jaar kost. jaar aan zorgkosten.
“Gemeenschappen die van deze fabrieken leven, zijn al tientallen jaren blootgesteld aan milieuvervuiling”, zei Yagorsky.
De Trump-vraag
Deze transitie voor de staalindustrie wordt geconfronteerd met onzekerheid vanwege een tweede regering-Trump. Trump heeft het klimaatbeleid van Biden een ‘oplichterij’ genoemd en beloofd de Inflation Reduction Act in te trekken, hoewel hij weinig details heeft gegeven.
Dit baart Yong Kwon, een beleidsbepleiter van de Sierra Club, zorgen.
“Ik ben bang dat, omdat zoveel leden van de regering zich geen zorgen maken of hebben verklaard dat ze de klimaatverandering niet echt serieus nemen, dit simpelweg geen prioriteit zal zijn” voor de nieuwe regering, zei hij.
Kwon en anderen zeggen dat het belangrijkste wat de VS kunnen doen om zijn staalindustrie schoon te maken, is om zo snel mogelijk meer duurzame energie op te bouwen. De Stegra-staalfabriek in Boden zal volgens het bedrijf ongeveer 1.000 megawatt verbruiken. Dat is ongeveer de productie van een conventionele kernreactor.
De regering-Biden heeft de industrie vooral financiële steun gegeven om haar uitstoot te verlagen – zoals belastingkredieten voor schone energie en subsidies voor schoon staal; Europa vertrouwt meer op de koolstofregelgeving. Welke is beter?
Martin Pei van SSAB zegt dat het het beste is om beide te hebben.
“In het ideale geval zou het werken met beide – in een combinatie – nog krachtiger zijn.”
