Der grundlegende Prozess zur Herstellung von Stahl hat sich in den letzten paar hundert Jahren nicht allzu viel verändert. In den oberen Teil eines großen, lava-lampenförmigen Hochofens kommen Eisenerz und Koks, und heraus kommt Schlackeabfall, Roheisen (später zu Stahl veredelt) und eine ganze Menge CO2. Für jede Tonne Stahl, die diese Öfen am Ende produzieren, werden fast zwei Tonnen CO2 in die Atmosphäre emittiert. Insgesamt ist der Sektor für massive 7-9% der globalen Kohlenstoffemissionen verantwortlich.
Und es ist nicht nur dieser massive CO2-Fußabdruck, der Umweltschützer nachts wach hält. Grüne Energie und Elektrofahrzeuge machen zumindest Fortschritte bei der Verdrängung fossiler Brennstoffe, aber es gibt keine naheliegende grüne Alternative, die in der Lage ist, die Stahlproduktion in großem Maßstab zu dekarbonisieren. Gleichzeitig werden jedes Jahr weitere stark verschmutzende neue Hochöfen in Betrieb genommen.
Der wichtigste Teil dieser Frage ist die öffentliche Politik; es ist unwahrscheinlich, dass ohne staatliche Eingriffe, die Stahlproduzenten auffordern, die Emissionen zu stoppen, viel passieren wird. Was die Technologien angeht, auf die die Unternehmen zurückgreifen können, gibt es einige Optionen auf dem Tisch, obwohl keine von ihnen bisher in großem Maßstab umgesetzt wurde. An bestehende Stahlwerke können Abscheidungssysteme für Kohlenstoff nachgerüstet werden – obwohl die Kosten hoch sind und in vielen Fällen den Bau umfangreicher Pipelines beinhalten, um Kohlendioxid an geeignete Orte zur unterirdischen Speicherung zu transportieren. Unternehmen könnten auch ihre traditionellen Hochöfen aufgeben und mit einem alternativen Stahlherstellungsverfahren beginnen, das grünen Wasserstoff verwendet, um Erz in verwendbares Eisen umzuwandeln. Diese Technik wird bereits von Unternehmen in Europa getestet, wobei das Verfahren größtenteils auf Eisenerze höchster Güte beschränkt ist, die nur einen kleinen Teil des weltweiten Angebots ausmachen.
Dann gibt es wirklich neue Verfahren wie das, was das US-Unternehmen Boston Metal zu skalieren versucht. Das Unternehmen arbeitet daran, eine neue Methode zur Herstellung von emissionsfreiem Stahl unter Verwendung erneuerbarer elektrischer Energie und interessanter Chemie zu entwickeln. Der als geschmolzene Oxidelektrolyse bekannte Prozess umfasst das Durchleiten gigantischer Strommengen durch Eisenerz, das zu einer metallischen Suppe schmilzt. Der elektrische Strom spaltet das Eisenerz auch in elementares Eisen und Sauerstoff, und das Eisen sinkt auf den Boden des Ofens, während alle Verunreinigungen – Kieselsäure, Calcium, Magnesium – oben bleiben.
Das Unternehmen ist seit etwa 10 Jahren in Betrieb – so lange dauert es, etwas Derartiges auf den Markt zu bringen. Und es hat gerade einen wichtigen Meilenstein erreicht und in der vergangenen Woche 262 Millionen US-Dollar an Wagniskapital eingesammelt. Diese große Spende, sagt der CEO des Unternehmens, Tadeu Carneiro, könnte das letzte Stück Wagniskapital sein, das es benötigt, bevor es in den nächsten Jahren mit der Massenproduktion von Stahl beginnen kann.
Carneiro sprach mit TIME darüber, was dieses Geld für einen neuen Akteur in einer alten Branche bedeutet, wie Abfälle aus Minen in Brasilien dem Unternehmen helfen (der Prozess des Unternehmens funktioniert auch zur Gewinnung wertvoller Metalle wie Niob und Tantal aus Erzen mit niedrigem Gehalt), und über die Aussichten der Welt, die Stahlindustrie zu dekarbonisieren.
Das Interview wurde aus Gründen der Länge und Klarheit gekürzt und redigiert.
ZEIT: Die Stahlherstellung ist eine unglaublich alte Industrie und hat sich im letzten Jahrhundert kaum verändert. Warum wird die Technologie der geschmolzenen Oxidelektrolyse erst jetzt entwickelt?
Carneiro: Es sind zwei Dinge. Erstens hatten wir nicht das Umweltbewusstsein, das wir heute haben. Die Beseitigung von CO2-Emissionen ist also etwas, das erst in letzter Zeit deutlicher geworden ist. Die andere Sache ist die Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Quellen. Geschmolzene Oxidelektrolyse ist etwas, worüber seit Michael Faradays Zeiten [im 19. Jahrhundert] gesprochen wurde. Es ist nichts Neues. Aber vor 15 Jahren daran zu denken, dass man mit Elektrizität zwei Milliarden Tonnen Stahl pro Jahr produzieren könnte, hätte die Leute sagen lassen, dass Sie völlig den Verstand verloren hätten. Die Entscheidung, Strom so zu erzeugen, wie er heute und in Zukunft erzeugt wird, gab es nicht.
Ich kann mir nicht vorstellen, wie viel Strom es braucht, um Eisenerz auf die von Ihnen beschriebene Weise zu schmelzen. Ich stelle mir vor, dass die Wirtschaftlichkeit Ihres Unternehmens von dem Zugang zu viel billigem Strom abhängt. Woher wollen Sie ihn bekommen?
Hier ist der Haken: Wenn Sie nicht daran glauben, dass Strom in Zukunft reichlich, zuverlässig, verfügbar, grün und billig sein wird, vergessen Sie es. Aber dann müssen Sie auch viele andere Dinge vergessen. Wir als Gesellschaft haben beschlossen, dass wir in Zukunft grünen Strom haben werden. Es gibt also heute einige geografische Gebiete, in denen man das System bereits einsetzen kann, weil man über reichlich grünen und billigen Strom verfügt. Quebec ist so ein Ort. Skandinavien ist ein weiterer Ort. Wir müssen also daran glauben, dass der Strom verfügbar sein wird. Sie [bereits] haben eine Reihe von Investitionen in die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien sowie in die Speicherung von Strom, um die Nutzung dieses Stroms zu stabilisieren. Wir müssen also davon ausgehen, dass dies geschehen wird. Wir müssen das tun, um die globale Erwärmung unter Kontrolle zu bringen. Das ist der eine Punkt. Der andere Punkt ist, wenn man zu grünem Stahl kommen will, müssen die Hochöfen weg. Wenn die Stahlunternehmen es ernst meinen, bis 2050 klimaneutral zu sein, müssen sie die Hochöfen bis Mitte der 2030er Jahre auslaufen lassen. Es gibt keinen anderen Weg.
Haben Sie in letzter Zeit mehr Interesse von Stahlherstellern bekommen? (Das Geschäftsmodell von Boston Metal besteht darin, ihre Technologie an Stahlhersteller zu lizenzieren).
Es hat sich total verändert. Vor sechs Jahren war es für sie zu früh. Vor ein paar Jahren [hat es sich] total geändert. Die gesamte Stahlindustrie ist wirklich engagiert und versucht, das Problem zu lösen. Alle Großen haben bereits das Versprechen abgegeben, bis 2050 klimaneutral zu sein. Sie alle verstehen, dass man das Problem nicht über Nacht lösen kann, es wird einen Übergang geben. Und in diesem Übergang werden Sie mehrere verschiedene Dinge ausprobieren, um herauszufinden, was am effizientesten sein wird.
Sie haben kürzlich eine Menge Geld bekommen. Wofür planen Sie, es einzusetzen?
Die Verwendung dieser Mittel gliedert sich hauptsächlich in zwei Hauptbereiche. Der eine ist die Finanzierung und Skalierung dessen, was bereits eine kommerzielle Anwendung der Technologie in Brasilien ist, um Wert aus mineralischen Abfällen zu gewinnen, und das sollte etwa 100 Millionen US-Dollar der Finanzierung verbrauchen. Der Grund, warum das sehr wichtig ist, ist, dass wir beginnen werden, Einnahmen zu generieren, um den Rest des Programms zu finanzieren, nämlich die Skalierung der Technologie für grünen Stahl.
Haben Sie Pläne für ein größeres Werk für grünen Stahl?
Der nächste Meilenstein ist eine semi-industrielle Zelle. Sie wird nicht „industriell“ genannt, nur weil sie nicht genug produziert, um für das sinnvoll zu sein, was die Stahlindustrie verwendet. Es wird ab der zweiten Hälfte des nächsten Jahres hier in Woburn, Massachusetts, laufen. Wir werden unsere erste industrielle Demonstrationseinheit irgendwann 2025 haben. Und wir wollen 2026 mit der Technologie kommerziell werden. Ich würde sagen, die ersten Werke mit einer Kapazität von einer oder zwei Millionen Tonnen würden so etwa 2028 laufen. Aber jetzt ist das Wichtigste, diese semi-industrielle Zelle nächstes Jahr in Woburn, Massachusetts, zum Laufen zu bringen. Wenn wir das geschafft haben, sind Sie im Geschäft, denn der Druck, dies zu lösen, ist so groß, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis man eine große Anlage baut.