CO2 : Wie die Montanuniversität Leoben Stahlherstellung nachhaltiger machen will

Klimawandel, Rohstoffknappheit und hohe Kundenansprüche stellen Stahlhersteller vor die Herausforderung, ihre Produktion und Prozesse nachhaltig zu verbessern. Die Grundlagen zur Produktion von Hochleistungsstählen mit reduziertem CO2-Fußabdruck erforscht ein neues Christian Doppler Labor in der Montanuniversität Leoben. Am Dienstag wurde das von Werkstoffwissenschafter Ronald Schnitzer geleitete Labor eröffnet.

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Die Stahlerzeugung gilt als einer der Wirtschaftsmotoren der Industrie, die metallurgische und metallverarbeitende Industrie ist aber zugleich einer der energieintensivsten Sektoren mit hohem CO2-Ausstoß. Die europäischen Klimaziele verlangen Stahlkonzernen jedoch eine massive Reduktion des Kohlendioxid-Ausstoßes ab - bis 2050 sollen sie CO2-neutral produzieren.

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Der Umstieg von der kohlebasierten Hochofentechnologie auf eine grünstrombasierte Elektrostahlroute auf Basis von Stahlschrotteinsatz könnte den Kohlendioxid-Ausstoß der Stahlproduktion deutlich senken. Allerdings bringt erhöhter Schrotteinsatz eine Erhöhung von unerwünschten Begleit- und Spurenelementen mit sich, die sich ungünstig auf die Stahlqualität auswirken können. Die Leobener Forscher wollen den Einfluss dieser Verunreinigungen auf die Nano- und Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und der Verarbeitbarkeit des Stahls genauer analysieren und charakterisieren. "Ein genaues Verständnis dieser Parameter ist die Voraussetzung für die Entwicklung von Stählen mit geringerem CO2-Fußabdruck und somit auch der Hauptforschungsschwerpunkt dieses CD-Labors", erklärte Schnitzer.

Die Forscher untersuchen den Werkstoff mithilfe von spektroskopischen wie auch tomografischen Analysemethoden. So erlaubt etwa die sogenannte Atomsonden-Tomographie die Untersuchung des atomaren Aufbaus und Charakterisierung des Werkstoffes. Zeit und kostenintensive experimentelle Methoden werden durch computergestützte Berechnungen und Simulationen ergänzt, um den Aufwand zu minimieren. Als Industriepartner ist die Voestalpine mit an Bord.

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Erst im November 2021 wurde an der Montanuni ein CD-Labor für nichtmetallische Einschlüsse in verschiedenen Prozessen der Stahlherstellung (Leitung Susanne Michelic) eröffnet - ebenfalls mit der Voestalpine als Unternehmenspartner.

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In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung betrieben, Wissenschafterinnen und Wissenschafter kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Die Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW).