Hoe de staalproductie te verduurzamen?

In Nederland is Tata Steel de grootste staalfabriek en niet toevallig ook Elderkamps vorige werkgever. Tata produceert in IJmuiden jaarlijks tussen de 6 en 7 miljoen ton staal met twee hoogovens en een oxystaalfabriek. De Europese staalproductie is sinds de jaren zestig redelijk stabiel gebleven, terwijl die in Azië, in het bijzonder in China, sterk is toegenomen, vertelt hij. “China produceert nu meer dan de helft van al het staal op de wereld, terwijl India, de nummer twee, nog geen 10 procent van de totale productie in handen heeft. Ter vergelijking: de Europese staalproductie is goed voor 8 procent. De explosieve groei van de staalproductie in China heeft geleid tot spanningen en handelsoorlogen, en de discussie over oneerlijke concurrentie vanuit China is vooral na de kredietcrisis in 2008 hevig gevoerd.”

De staalsector is wereldwijd verantwoordelijk voor 7 procent van de totale CO₂-uitstoot, gaat de onderzoeker verder. “Dat is meer dan de uitstoot van al het vrachtverkeer op land. Om de nationale klimaatdoelen te bereiken die voortvloeien uit het Klimaatakkoord van Parijs, zijn we sterk afhankelijk van de plannen van de staalsector om de emissies drastisch terug te dringen. Maar naast CO₂-uitstoot die impact heeft op het klimaat kent de staalindustrie ook andere emissies die invloed hebben op de omgeving. Zoals (fijn)stof waarin onder meer zware metalen aanwezig zijn die de luchtkwaliteit doen verslechteren en die kunnen neerslaan met negatieve gevolgen voor de volksgezondheid.”

Het zal daarom niet verbazen dat de industrie naarstig op zoek is naar manieren om de productie van staal te vergroenen en de uitstoot maximaal te reduceren. Elderkamp: “Er zijn drie strategieën om de uitstoot van broeikasgassen te reduceren: ten eerste het gebruik van staal verlagen en hergebruik en recycling verhogen door volledig circulair en secundair staal te maken met hernieuwbare elektriciteit. Ten tweede de ontwikkeling van staalproductie uit ijzererts met nieuwe emissie-verlagende technieken zoals het gebruik van waterstof. En ten derde door de emissies die toch ontstaan af te vangen en te verwerken.”

De eerste strategie is volgens de onderzoeker uiteindelijk de enige die moet overblijven in een duurzame circulaire economie. “Maar deze strategie is momenteel slechts in staat om een deel van de productie emissievrij te maken. Want er is niet genoeg schroot beschikbaar om volledig te voldoen aan de nog steeds toenemende vraag naar staal. Bovendien is het schroot dat beschikbaar komt doorgaans nog niet zuiver genoeg voor de productie van hoogwaardige soorten staal. Zodra het aanbod van schroot dat zonder kwaliteitsverlies kan worden gerecycled gelijk is aan de totale vraag naar staal, dan is het gebruik van ijzererts niet meer noodzakelijk. Nederland kent momenteel nog geen secundaire staalproductie – dus productie op basis van schroot - maar inmiddels zijn hier wel plannen voor aangekondigd. Voorlopig zijn de andere twee strategieën dus nodig om aan de klimaatdoelstellingen te voldoen. Deze strategieën kunnen uiteraard ook worden gecombineerd in een nieuwe technologie waarbij de restemissies worden afgevangen.”

Een mogelijke route naar verduurzaming van de staalproductie is de inzet van groene waterstof. Maar dit ligt gevoelig, benadrukt Elderkamp. “Hierdoor wordt namelijk indirect een groot beslag gelegd op de groene stroom die in de komende jaren beschikbaar komt en die ook nodig is voor andere onderdelen van de energietransitie. Vanuit een energetisch oogpunt is het efficiënter om groene stroom in te zetten om grijze stroom te vervangen, of voor toepassingen die nu nog gebruik maken van fossiele brandstoffen maar die eenvoudig te elektrificeren zijn. Toepassingen die groene stroom indirect benutten via het gebruik van groene waterstof zijn om die reden vaak minder effectief in het verlagen van uitstoot van het systeem als geheel.”

Ook de opslag van CO₂ kan volgens Elderkamp een flinke duit in het zakje doen. Maar hieraan kleeft een aantal belangrijke randvoorwaarden. “Zo moet het mogelijk zijn om het afgevangen CO₂ fysiek af te voeren en af te leveren aan een partij die de opslag kan faciliteren. Bijvoorbeeld in lege aardgasvelden. Bij bestaande hoogovens kan CO₂ worden afgevangen uit het bijproduct hoogovengas. Veel staalfabrieken zijn van plan om hun hoogovens stapsgewijs tussen nu en 2050 te vervangen door nieuwe fabrieken die op waterstof draaien. Indien er een structureel of tijdelijk gebrek aan waterstof ontstaat, kunnen deze fabrieken aardgas gebruiken. In dat geval kan CO₂ worden afgevangen en opgeslagen.”

Behalve de technologie zelf is de financiering van groen staal ook nog een heet hangijzer. Dit soort verduurzamingsprojecten vraagt om enorme hoeveelheden kapitaal, zegt de energietransitie-specialist. “Vanwege de lange investeringscycli bepalen de nu gemaakte keuzes voor technologie nog decennialang welke mogelijkheden en beperkingen er zijn in de productie van groen staal. Veel staalbedrijven kijken naar nationale overheden voor steun. Deze overheden staan onder grote druk om de benodigde transitie mogelijk te maken. Daarbij is sluiting van staalfabrieken nog altijd een gevoelig onderwerp. Verschillende overheden in Europa hebben daarom subsidie uitgetrokken voor groen staal. In Duitsland is bijna 3 miljard euro subsidie toegezegd aan verschillende staalbedrijven. Groen staal maken is echter niet enkel een kwestie van techniek, maar ook van het balanceren van alle belangen die de staalsector omgeven. Denk bijvoorbeeld aan het belang van autonomie op het gebied van de maakindustrie, waardoor wereldwijde handelsoorlogen woeden, overproductie dreigt en de marges van producenten onder druk staan. Tegelijkertijd is de impact van staal op klimaat en milieu zo groot dat investeringen in een schonere productie niet langer kunnen uitblijven.”

Over groen staal publiceerde Eli Elderkamp eerder het volgende drieluik:

De weg naar groen staal - deel 1: Hoe wordt staal gemaakt?

De weg naar groen staal - deel 2 - Het speelveld van belangen en beleid

De weg naar groen staal - deel 3: Het antwoord van de industrie