Nanopartikel im Eisenerz als Schlüssel zu grüner Stahlproduktion
Angepasster Produktionsprozess
Nanopartikel verringern die Effizienz von wasserstoffbasierten Stahl-Reaktoren. Mit einem angepassten Produktionsprozess könnte das Problem gelöst werden.
Stahl soll umweltfreundlicher werden. Darum setzen immer mehr Ingenieurinnen und Ingenieure auf wasserstoffbasierte Stahl-Reaktoren. Das Problem dabei: Der Einsatz von Wasserstoff zur Stahlherstellung wird über die Zeit weniger effizient, im Gegensatz zu kohlebasierten Prozessen. Bisher war unklar, warum dies so ist. Ein Forschungsteam der amerikanischen Stanford University hat nun untersucht, was die Leistung negativ beeinflusst.
Der Schlüssel dazu sind Nanopartikel im Eisenerz. Sie verbinden sich unter den hohen Temperaturen der Wasserstoffreaktion zu langgestreckten, haarigen Strukturen, sogenannten «Whiskers». Diese verstopfen die Reaktoren und verringern die Effizienz, was schliesslich zu einem Ausfall führt und die wasserstoffbasierte Stahlproduktion bisher unattraktiv gemacht hat.
Der kritische Schritt ist offenbar die Umwandlung von Wüstit (Fe1-xO) in reines Eisen. Um die «Whisker»-Bildung zu vermeiden, empfiehlt das Forschungsteam, den Zwischenschritt zu überspringen und direkt von Magnetit zu reinem Eisen zu gelangen. Diese Entdeckung könnte grosse Auswirkungen auf die Zukunft der grünen Stahlproduktion haben und die Entwicklung neuer Verfahren in der Stahlindustrie vorantreiben.
