Sans combustibles fossiles, il ne peut y avoir de procédé de haut fourneau, mais l'hydrogène pourrait jouer un rôle plus important à l'avenir. Un procédé respectueux de l'environnement est développé à TU Wien par lequel la biomasse peut être utilisée pour produire un gaz riche en hydrogène qui peut ensuite être utilisé de diverses manières dans l'industrie sidérurgique. La TU Wien et voestalpine envisagent désormais de poursuivre leurs recherches conjointes sur le sujet. La vision à long terme est une source d'énergie renouvelable, solidement ancré dans la conception d'une usine sidérurgique intégrée.

Deux flux gazeux :ici l'hydrogène, il y a du dioxyde de carbone

Dans un processus développé à TU Wien, la biomasse est convertie à haute température de manière à produire deux flux de gaz distincts :un gaz de production riche en hydrogène et un gaz résiduaire riche en CO2. Ceci est connu comme un processus de reformage de la biomasse et est rendu possible par l'utilisation de chaux dans un système spécial de lit fluidisé. Dans une aciérie intégrée combinant les nombreuses étapes de production et de finition de la fonte au produit fini sidérurgique, il serait possible d'utiliser le gaz de production riche en hydrogène à différentes étapes de production. En tant que source d'énergie renouvelable, cela offrirait une alternative écologique au gaz naturel. À la fois, des recherches sont également menées sur le flux des gaz résiduaires. Dans le cadre du nouveau processus, le CO2 qu'il contient est enrichi et peut ainsi être efficacement séparé ou soumis à un traitement ultérieur.

« D'un point de vue chimique, l'étape réactive importante dans le procédé de haut fourneau est la réduction du minerai de fer, " explique Johannes Schmid, Chef de projet à l'Institut de génie chimique de la TU Wien. « Dans le minerai naturel, le fer est présent sous forme d'oxyde de fer, donc les atomes d'oxygène doivent d'abord être séparés des atomes de fer."

Dans ce processus de réduction, le carbone dans le coke, et en particulier le monoxyde de carbone résultant, joue un rôle clé. Jusqu'à une certaine proportion, cependant, l'hydrogène peut également servir d'agent réducteur éventuel. Toute la chaîne de processus, de la production et l'intégration d'hydrogène gazeux issu de sources renouvelables à son utilisation dans les hauts fourneaux, nécessitera d'autres recherches à l'avenir. « En tout cas, nous pouvons montrer qu'un gaz réducteur peut être obtenu à partir de la biomasse à l'aide d'un nouveau procédé, " explique Florian Benedikt, Josef Fuchs et Stefan Müller, qui travaillent sur le projet. « D'après nos mesures, en principe, notre gaz de production est une source d'énergie biogène supplémentaire appropriée. La qualité du gaz est au moins équivalente à celle que voestalpine utilise déjà aujourd'hui pour diverses étapes de traitement dans une usine sidérurgique intégrée."

Exploitation du dioxyde de carbone :encore mieux que neutre en CO2

Le deuxième flux de gaz produit dans le procédé de reformage de la biomasse de TU Wien contient du CO2. Si le dioxyde de carbone est finalement rejeté dans l'environnement, cela ferme le cycle du carbone :tout ce qui est libéré est le CO2 qui était auparavant stocké sous forme de biomasse dans les plantes qui ont été utilisées. Si le CO2 n'est pas rejeté dans l'environnement mais traité ultérieurement, le processus a alors une empreinte CO2 encore meilleure :c'est ce qu'on appelle un processus « en dessous de zéro émission ».

Vision :mise en œuvre de sources d'énergie renouvelables dans les processus de production

Le professeur Hermann Hofbauer se réjouit des résultats obtenus :« La mise en œuvre de sources d'énergie renouvelables dans un processus gourmand en ressources comme la production d'acier représente un défi majeur. Le projet de recherche avec voestalpine sur ce sujet est donc un projet phare important. pour notre groupe de recherche." Pour optimiser le processus de reformage de la biomasse, un grand centre de recherche, d'une hauteur totale de sept mètres, a été construit entre 2013 et 2015 à TU Wien. « Seule une telle installation peut nous donner les résultats significatifs qui nous permettront de concevoir de grandes installations industrielles de démonstration, " dit Hofbauer.

"Nos résultats nous montrent que c'est techniquement possible, " explique Johannes Schmid. " Pour une biomasse de haute qualité comme les copeaux de bois, bien que, il n'est pas possible d'illustrer économiquement les perspectives d'utilisation dans les conditions actuelles. C'est pourquoi d'autres recherches intensives sont nécessaires, afin que nous puissions également rendre possible l'utilisation de matières premières biogènes peu coûteuses. la technologie offre également une autre alternative verte possible pour la production d'acier à long terme.