Kreislaufwirtschaft: Umgesetzt bei Feralpi Stahl

Giuseppe Pasini, Präsident der Feralpi Group (Foto: Feralpi)

Autorin: Angela Layendecker

Im sächsischen Riesa, der heutigen Heimat der Feralpi Stahl, wurden seit der Unternehmensgründung 1992 rund 24 Millionen Tonnen Schrott zu Stahl aufbereitet und dem Prozess zugeführt. Der von Feralpi erzeugte Stahl besteht zu fast 99 Prozent aus recyceltem Material. Damit steht das Riesaer Unternehmen für einen wichtigen Teil der Kreislaufwirtschaft, hält den Verbrauch natürlicher Rohstoffe, wie Eisenerz, niedrig und vermeidet, dass Alteisen in die Umwelt gelangt. Das auf Nachhaltigkeit getrimmte Unternehmenskonzept soll langfristig Bestand haben. Aus diesem Grund wurden bereits mehrere Investitionsprojekte angestoßen– alle mit dem Ziel, Stahl noch effizienter und nachhaltiger zu erzeugen.

„Die Verbesserung der CO₂-Bilanz zählt zu den primären Zielen im Rahmen der Feralpi-ESG-Strategie“, erklärt der Vorstandsvorsitzende der Feralpi-Gruppe, Giuseppe Pasini. In unserem Geschäftsjahr 2022-2026 sind klare Schlüsselkennzahlen für den Umweltbereich mit einer harmonischen Verbindung von Nachhaltigkeit und Wettbewerbsfähigkeit festgeschrieben. Diese Investition ist Teil eines weit umfassenderen Maßnahmenpakets, das die Kontinuität unserer verantwortungsvollen Unternehmensentwicklung und die Wertschöpfung für unseren Markt und unsere Stakeholder gewährleisten soll.“

Punktgenauer Invesitionen in die Zukunft

Rund 200 Millionen Euro hat Feralpi Stahl als Investitionssumme für die nächsten vier Jahren vorgesehen. Alles für seinen grünen Stahl. Mit verschiedenen Maßnahmen im Kreislaufprozess der Stahlherstellung und dessen Verarbeitung versucht das Riesaer Unternehmen, Schadstoffe bis an die Grenze der Nachweisbarkeit zu minimieren - und Immissionswerte zu reduzieren. Die Maßnahmen starten bei der Schrottlaufbereitung, reichen über die Energieeffizienz bis hin zu Kreislaufwirtschaft und Digitalisierung.

Gelände von Feralpi Stahl (Foto: Feralpi Stahl)

Verringerte Schadstoffbelastung im Produktionsprozess

Eines der Investitionsvorhaben der kommenden Jahre ist die Bereitstellung von Schrott als Rohstoff für die Stahlproduktion. Zahlreiche eng aufeinander abgestimmte Zerkleinerungs- und Separationsanlagen separieren und reinigen den angelieferten Rohstoff Schrott von Schmutz. So wird die Schrottqualität deutlich gesteigert und die Stückigkeit homogenisiert.

Dr. Mathias Schreiber, Leiter integriertes Managementsystem bei Feralpi Stahl: „Die verbesserte Schrottaufbereitung erhöht auch die Schrottdichte. Das führt - in Verbindung mit einer automatisierten Schrottkorbbeschickung - zu einem wesentlich stabileren Beladungsprozess und einer Senkung des Ressourcenverbrauchs. Diese optimierte Befüllung des E-Ofens erlaubt die Umstellung der bisherigen drei- auf eine zwei-Schrottkorb-Fahrweise – und senkt die Energieverluste beim Schrotteinsatz.“

Im Produktionsprozess des Stahlwerks fallen damit weniger Filterstaub und Schlacke an. Gleichzeitig wird der Eintrag schädlicher Begleitelemente, wie Schwermetalle und organische Schadstoffe, im Schmelzofen minimiert. Aus den bei der Schrottsortierung nicht verwertbaren Materialien lassen sich Nichteisenmetalle abspalten und weiter nutzen. Die Einhausung der gesamten Anlage führt zudem zu geringeren Staub- und Lärmemissionen.

E-Ofen: Aus 115 t Schrott werden pro Charge ca. 110 t t flüssiger Stahl (Foto: Feralpi Stahl)

Moderne Entstaubungsanlagen filtern mittels Direktabsaugung die Rohgase aus dem E-Ofen und über die Sekundärabsaugung den Staub aus der Produktionshalle. Das von Feralpi Stahl konstruierte, umweltfreundliche Verfahren zur effektiven Abgasreinigung ist in die BREF-Liste der EU als „Beste Verfügbare Technik“ aufgenommen worden. Mit dieser Methode lässt sich die Schadstoffbelastung der Abluft auf ein geringes, umweltverträgliches Niveau reduzieren.

Rückgriff auf Abwärme und Wasser

Die Abwärme der Direktabsaugung aus dem E-Ofen nutzt das Stahlwerk zur Eigenstromerzeugung und zur Dampfbereitstellung für ein nahegelegenes Reifenwerk. Die Abwärme aus den Druckluftkompressoren wird für die Beheizung der Bürogebäude und die Warmwasseraufbereitung verwendet. Über die Energierückgewinnung vom Elektrolichtbogenofen konnten allein im Jahr 2020 fast 20 GWh Strom und Dampf zurückgewonnen werden.

Mit einer verbesserten Kreislaufführung des Kühlwassers und der Nutzung des Regenwassers minimiert das Unternehmen die Entnahme von öffentlichem Wasser - und schont damit natürliche Ressourcen. Weniger als 4 Prozent des Kühlkreislaufwassers wird als Abwasser mit dem Zweck der Absalzung abgeführt, sodass mehr als 96 % des Wassers zurückgewonnen und wieder eingesetzt wird.

Die neue Schrottaufbereitungsanlage (Foto: Feralpi Stahl)

Effizienz beim Warmwalzen

Auch das Walzwerk ermöglicht eine emissionsärmere Produktion: Der Heißeinsatz gegossener Knüppel aus dem Stahlwerk senkt den Erdgasverbrauch des Hubherdofens. Die Temperatur der Stahlknüppel kühlt dadurch nicht zu stark ab und müssen nicht erneut aufgeheizt werden.

Das neue, energieeffiziente Spooler-Warmwalzwerk, das 2024 die Produktion aufnehmen soll, wird den heute bereits mehr produzierten Stahl verarbeiten können. Statt der rund 1 Million Tonnen Stahl pro Jahr wird die Stahlproduktion auf rund 1,3 Millionen Tonnen steigen. Mit dem direktgespulten Bewehrungsstahl entsteht aber auch ein neues Produkt: Die Bearbeitung des Stahls erfolgt durch thermomechanisches Walzen, dem Soft-Quenching, das eine hohe Materialgüte ergibt. Auf die konventionelle Kaltweiterverarbeitung mittels Recken und Spulen wird nicht mehr zurückgeriffen.

Das eingesetzte Verfahren des Knüppel-Schweißens ermöglicht ein quasi Endloswalzen - und stellt so einen stabilen Prozess mit geringem Verschnitt sicher. Ähnlich wie im alten Walzwerk erfolgt auch hier ein Heißeinsatz der Knüppel, der die Resttemperatur der Gießhitze zu einhundert Prozent - und damit energiesparend - nutzt. Die heißen Knüppel werden über einen 300 Meter langen, thermisch isolierten Rollgang von der Stranggussanlage direkt ins neue Warmwalzwerk überführt, dort nachgewärmt und weiterverarbeitet.

Uwe Reinecke, Direktor bei Feralpi Stahl: „Knüppelschweißen und Spooler-Linie ermöglichen die Erhöhung der Coil-Masse von 2,5 auf 8 Tonnen. Dadurch wird eine Steigerung der Materialeffizienz von fast 5 Prozent und eine Energieeinsparung von mehr als 5 Prozent möglich.“

Ein induktiv erwärmter Ofen für das Stranggussmaterial wird den gasbetriebenen Ofen ersetzen. Damit hat Feralpi Stahl auch die Chance, zukünftig regenerative Energie für eine CO₂- und NO_x-emissionsfreie Produktion einzusetzen.

Uwe Reinecke: „Induktive Nacherwärmung verringert deutlich den Energieverbrauch und die Emissionen von CO₂ und Stickstoff pro Tonne Endprodukt. Gegenüber einer konventionellen Nacherwärmung von 850°C auf 1050°C mit Gas werden wir rund 80 Prozent der Energie einsparen. Die CO₂-Emissionen können so pro Jahr um ca. 30.000 Tonnen reduziert werden.“

(Bild: T. You, Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH)

Uwe Reinecke, Direktor bei Feralpi Stahl (Foto: Feralpi Stahl)

Energie verbindet

Auf dem Weg zum grünen Stahl ist der Energieträger einer der Schlüsselfaktoren: Wasserstoff soll zukünftig das Erdgas in Riesa ersetzen. 2022 gründete Feralpi Stahl deshalb - gemeinsam mit sieben anderen Industrieunternehmen der Region - das Netzwerk EWI, die Energie- und Wasserstoffallianz im Industriebogen Meißen. Erstes Ergebnis der Zusammenarbeit ist, dass die geplante Wasserstoff-Pipeline in Sachsen nun näher an den Standort Riesa/Meißen und die Unternehmen gebaut wird.

Im Werk von Feralpi Stahl wird der Einsatz von Wasserstoff zudem zeitnah erprobt. Die Verbindung der EWI-Pipeline mit der vom Land geplanten Wasserstofftrasse über eine entsprechende Anschlussstelle wäre bis 2027 denkbar. Mit diesen Maßnahmen ließen sich die CO₂-Emissionen des Werkes noch einmal deutlich absenken.

Uwe Reinecke: „Trotz der hohen Energiepreise versuchen wir, mit Energieeffizienz und intelligenten Fahrweisen dem entgegenzuwirken. Gelingen kann die Transformation der mittelständischen Stahlwerke jedoch nur mit finanzieller Unterstützung durch Land und Bund.“

Abfallverwertung

Der Maßnahmenplan für die Nachhaltigkeit setzt aber nicht nur an der Produktion, Verarbeitung und der Energieversorgung für das Produkt Stahl an, sondern berücksichtigt auch die Abfallprodukte im Prozess. SteelZeroWaste – unter dem Namen bündelt Feralpi jene Aktivitäten, die die Abfallmengen am Standort auf ein Minimum reduzieren und unvermeidbare Abfälle der Kreislaufwirtschaft zuführen sollen.

Viele Abfälle und Produktionsrückstände, wie die Ofenschlacke mit anteilig mehr als 50 Prozent, lassen sich weiter verwerten. Ofenschlacke ermöglicht z. B. die Einsparung natürlicher Materialien im Bausektor und ist zu einhundert Prozent recyclebar. Auch der aus der Rauchgasreinigung gewonnene Filterstaub kann dank seines hohen Zinkgehalts den Rohstoff Naturerz ersetzen.

Ähnlich bietet sich der Walzzunder mit seinem fast hundert Prozent reinen Eisenoxid als Ersatzstoff für Eisenerz an: Das so genannte Green Iron wird in der Zementindustrie und in Werken zur Herstellung von Gegengewichten eingesetzt. Und letztendlich lässt sich auch das Feuerfestmaterial des Pfannenofens nach seiner Nutzung als Rohstoff wieder dem Produktionskreislauf als Schlackenbildner im Lichtbogenofen zuführen.

Digitale Steuerung

Die Wirksamkeit der Emissions- und Abfallreduzierung in Stahl- und Walzwerk lässt sich durch automatisierte Prozesse und eingesetzte künstliche Intelligenz weiter effizienter gestalten. Die Temperaturen im gesamten Produktionsprozess werden nicht nur mittels Sensoren überwacht, sondern vorab genau definiert und mit Empfehlungen in Echtzeit versehen.

Das reduziert Temperaturschwankungen auf ein Minimum und stabilisiert den Produktionsprozess von der Stahlerzeugung bis zum Stranggießen. Mit dem neuen Walzwerk ist dank künstlicher Intelligenz einen Datenaustausch zum bestehenden Walzwerk vorgesehen, um den Produktionsablauf zu steuern und die Produktqualität permanent Online zu überwachen. Im Ergebnis lässt sich so das Temperaturniveau in der gesamten Produktion dank Digitalisierung reduzieren.

Veränderung in der Infrastruktur

Die geplanten Maßnahmen, vor allem auch im Zusammenhang mit dem neuen Walzwerk und der Schrottaufbereitung, zwingen zu einem Umbau großer Teile des Werksgeländes. Der Prozess der verbesserten Stahlerzeugung und -verarbeitung muss einen optimierten Ablauf sicherstellen.

Brachflächen und ehemalige Produktionshallen werden dazu reaktiviert: Die Erweiterung prozessbegleitender Peripherien, wie Energie und Wasser, soll die aktuelle Infrastruktur ergänzen. Auf dem Gelände entstehen u.a. ein neues Pumpwerk und Umspannwerk mit gasisolierten Schaltanlagen. Das neue Umspannwerk ist nicht nur ein weiterer Baustein zur Versorgungssicherheit, sondern arbeitet auch CO₂-arm und damit nachhaltiger als vergleichbare Anlagen.

Arbeiten beim "Made in Riesa"

Die Investitionen für den grünen Stahl konzentrieren sich nicht nur auf Produkt und Infrastruktur, auch wenn hier der Wandel hin zu einem nachhaltig arbeitenden und umweltorientierten Unternehmen wohl am stärksten zu sehen. Nicht zuletzt schaffen die Investitionen in den Industriestandort auch eine spürbar engere Vernetzung des Unternehmens mit seinem Umfeld. Aktuell zählt das Unternehmen bereits mit über 730 Mitarbeitenden zu einem der größten Arbeitgeber in der Region.

Es braucht noch mehr Menschen, die mit dem grünen Feralpi Stahl wachsen wollen. Neue Jobs warten bereits: In den nächsten vier Jahren entstehen hier im ländlichen Raum über einhundert neue Arbeitsplätze in den verschiedensten Berufsfeldern. Auf dem Gelände sind außerdem zeitgemäße Sozialgebäude in Planung, die den Menschen die Arbeitsheimat im Stahl angenehmer machen sollen. Auch das ist ein Leitsatz der Feralpi-Gruppe, die Innovationen nicht nur für die Technik, sondern auch für die Menschen gesetzt sehen will.

Uwe Reinecke erklärt abschließend: „Ein Wandel wird nicht nur ausgelöst durch den Wandel der Energie und des Standortes, sondern vor allem durch die Menschen. Nur wenn ein Team dahintersteht, das flexibel ist, das zusammenhält und innovativ ist, können solche Umbrüche geschafft werden.“

Zehn Jahre Transformation zum grünen Stahl made in Riesa

2012 EMAS-Zertifizierung - höchstes Umwelt-Gütesiegel der EU (in Folge bis 2022)
2013 Sächsischer Umweltpreis für die Dampf- und Energieerzeugungsanlage (Abwärmenutzung)
2014 Beginn Direkteinsatz Stranggussknüppel im bestehenden Walzwerk A
2015 Einsatz der Magnettrommel für die Scherenschrottaufbereitung
2018 Beginn der Optimierung Schrottlogistik
2018 Aufnahme des Unternehmens in die Exzellenzinitiative „Klimaschutz-Unternehmen e.V.“
2020 Emissionssenkung in der Feralpi-Logistik durch neue Fahrzeuge
2021 Errichtung der geschlossenen Annahme-, Aufbereitungs- und Umschlagshalle der Schrottlogistik
2022 Gründung der Energie- und Wasserstoff-Allianz (EWI) im Industriebogen Meißen
2023 Fertigstellung neues Schrottkonzept und Einhausung, Phase I