Membranverfahren für die Gasseparation haben das Potenzial eine Schlüsselrolle in einer zukünftigen Industriegesellschaft einzunehmen, die sich durch CO2-Emissionsvermeidung und -Kreislaufführung, der Verwendung von H2 sowie der Sektorenkopplung auszeichnet. Das Vorhaben MemKoWI adressiert dies durch die Erforschung von mehrstufigen Membranverfahren für die Abtrennung von CO2 aus: Rauchgas von Gichtgaskraftwerken der Stahlindustrie, Hochofengas der Stahlindustrie, Rauchgas von Frischholzkraftwerken, Abgasen der Zementindustrie und die Abtrennung von H2 aus Prozessgasen der Stahlindustrie. Hierbei sollen sowohl die modifizierte Anlage aus den Vorgängerprojekten zum Einsatz kommen als auch neue, modulare Membrananlagen konzipiert, gebaut und betrieben werden. Die darin verwendeten Membran- und Modultechnologien sollen weiter erforscht und ihre dauerstabile Eignung für die geschilderten Anwendungen soll nachgewiesen werden. Hierbei werden Polymer- und Keramikmembranen betrachtet und in Module integriert. Das Mehrstoffpermationsverhalten der Membranen wird experimentell untersucht werden und die Basis für die Modellierung des Trennverhaltens bilden. Diese wird zusammen mit der Beschreibung der Strömungsführung in Simulationstools für Membranmodule einfließen, welche wiederum in Prozesssimulationswerkzeuge integriert werden. Simulationen werden für die Auslegung der Anlagen, die Auswertung von Versuchsergebnissen, die Entwicklung von Verfahrensalternativen, die Übertragung auf andere Anwendungen und die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit verwendet. Die Fernüberwachung der Anlagen wird es ermöglichen, experimentelle Daten fortlaufend mit Simulationsergebnissen abzugleichen und Regelungs- und Automatisierungsaspekte zu adressieren. Ziel des Vorhabens ist es, Membranverfahren als skalierbare, bedarfsgerecht einsetzbare und einfach zu integrierende Technologie für die CO2- und H2-Abtrennung in einer sich der CO2-Neutralität annähernden Industriegesellschaft zu etablieren.
Gastrennmembranen stellen eine Querschnittstechnologie für die Energiewende dar. Sie erlauben es, eine modular skalierbare und dynamisch betreibbare Gastrenntechnologie an verschiedenste Anlagentypen und -größen anzupassen und dabei durch die unterschiedlichen zur Verfügung stehenden Membranmaterialien zahlreiche Trennaufgaben zu adressieren. Aus diesem Grunde sind sie bestmöglich geeignet, unterschiedliche Industrie- und Energieerzeugungssegmente im Sinne der Sektorkopplung zu verbinden. Dieser Querschnittsgedanke wird im geplanten Vorhaben MemKoWI durch die Untersuchung von Membranverfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid und Wasserstoff aus verschiedenen, in der Industrie und der regenerativen Energieerzeugung auftretenden Abgas- und Prozessgasströmen verfolgt. Beide Gaskomponenten, CO2 und H2, stellen im Kontext der Energie- und Rohstoffwende Einsatzstoffe für die Erzeugung von Energieträgern und industriellen Grundstoffen mittels Power-to-X Verfahren dar. Im geplanten Vorhaben sollen dazu exemplarisch relevante Abgas- und Prozessgasströme folgender ausgewählter Industrieprozesse betrachtet werden: - Regenerative Energieerzeugung: Frischholzkraftwerk CO2-Abtrennung aus dem Abgas. - Zementindustrie: CO2-Abtrennung aus dem Abgas. - Eisen- und Stahlindustrie o Gichtgaskraftwerk: CO2-Abtrennung aus dem Abgas o Hochofengas: CO2-Abtrennung und Aufbereitung für anschl. Synthesegasherstellung o Hochofengas: H2-Abtrennung und prozessinterne Rückführung als Reduktionsmittel o Koksofengas: H2-Abtrennung zur Aktivierung von CO2 für die Erzeugung von Grundchemikalien und Kraftstoffen sowie zur Nutzung als Reduktionsgas im Hochofen und Direktreduktion. Der Fokus des Vorhabens liegt auf der experimentellen Untersuchung des Gastrennverfahrens im Miniplant- und Testanlagenmaßstab. Dabei sollen ein- und zweistufige Verfahrensführungen getestet werden. Begleitet werden sollen die experimentellen Aktivitäten durch theoretische Arbeiten zur Modellierung und Simulation der Trennverfahren.
Das Schadlosmachen der Schlaemme, gleich welcher Herkunft, ist noch schwieriger und teurer als das Abwasserproblem; eingebrachte Flockungsmittel erschweren es noch mehr; Schlaemme aus der Ernaehrungsindustrie, aus Faekalabwaessern und aus verschiedenen Eisenindustrien koennen durch die Wirkung von Pflanzen bei bestimmtem Aufbau voellig vererdet und frei von pathogenen Keimen gemacht werden; Patent erteilt.
Um die Klimaschutzziele der Bundesregierung bis 2050 erreichen zu können, müssen Treibhausgasemissionen in der Eisen- und Stahlindustrie weitestgehend vermieden werden. Die nachhaltige Vermeidung von prozessbedingten Emissionen bei der Stahlherstellung gelingt jedoch nur durch Umstellung des konventionellen, auf Kokskohle basierenden Hochofenverfahrens. Ein neuer technologischer Pfad ist die Direktreduktion von Eisenerz. Wird auf erneuerbaren Energien basierender Wasserstoff eingesetzt, geschieht der Reduktionsprozess weitestgehend CO 2 -frei. Die Salzgitter Flachstahl GmbH errichtet eine Anlage zur CO 2 -armen Stahlerzeugung, bei der die Direktreduktion des Eisenerzes auf Basis von Erdgas und Wasserstoff erfolgt. Ziel des Vorhabens ist es, zu zeigen, wie die sukzessive Umstellung eines integrierten Hochofenwerks auf eine CO 2 -arme Stahlerzeugung erfolgen kann. Je nach Verfügbarkeit kann das Verfahren mit Erdgas oder mit Wasserstoff auf Basis von erneuerbaren Energien betrieben werden. Der so direktreduzierte Eisenschwamm wird zur Verarbeitung entweder einem Elektrolichtbogenofen oder einem konventionellen Hochofen zugeführt, in dem durch die Nutzung des Eisenschwamms Einsparungen von Einblaskohle erreicht werden können. Auch beim Einsatz von Erdgas werden bereits erhebliche Mengen an CO 2 gegenüber der herkömmlichen Hochofen-Route vermieden. Je höher der Anteil von auf erneuerbaren Strom basierendem, also „grünem“, Wasserstoff am Reduktions-Gasgemisch ist, desto größer sind die Treibhausgaseinsparungen. Dieser flexible Betrieb soll im Projekt Pro DRI umgesetzt und optimiert werden. Langfristiges Ziel ist die ausschließliche Nutzung von grünem Wasserstoff, um grünen Stahl zu erzeugen - mit einem gegenüber heutigen konventionellen Verfahren über 90 Prozent geminderten CO 2 -Fußabdruck. Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) fördert das Vorhaben bis 2023 im Rahmen des Förderfensters Dekarbonisierung in der Industrie des Umweltinnovationsprogramms mit über 5 Millionen EURO. Branche: Metallverarbeitung Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: Salzgitter Flachstahl GmbH Bundesland: Niedersachsen Laufzeit: seit 2020 Status: Laufend
European emissions trading (EU ETS) is a central component of German and European climate policy. This final report summarises the results of a research project that investigated the causes of emissions trends in the most relevant sectors in terms of emissions (combustion, iron and steel industry, cement clinker production, refineries) of the EU ETS 1 in the period 2005 and, depending on the sector or approach, until 2017/2019/2022. As part of the project, the development of the four sectors mentioned was analysed with regard to emissions and other parameters and their causes. In addition, two decomposition analyses were used to identify the main drivers of emissions trends in cement clinker production and iron and steel production in the EU ETS. Veröffentlicht in Climate Change | 52/2025.
Die ArcelorMittal Bremen GmbH (Sitz: Carl-Benz-Str. 30, 28237 Bremen) hat mit Schreiben vom 14.06.2024 und 12.11.2024 bei der Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft der Freien Hansestadt Bremen die Durchführung eines Planfeststellungsverfahrens zur Zulassung der Errichtung und des Betriebes einer Deponie der Klasse II auf ihrem Werksgelände auf einer Teilfläche des Flurstücks 17/157 Flur 113 der Gemarkung Vorstadt R 113 in der Stadtgemeinde Bremen beantragt (sogenannte Deponie 6). Antragsgegenstand ist die Zulassung der Ablagerung von Abfällen aus der Eisen- und Stahlindustrie, einschließlich feuerfestes Material sowie Böden und anderes Aushubmaterial als Abfälle zur Beseitigung. Die geplante Deponie soll eine Grundfläche von etwa 160.000 m² und ein Volumen von etwa 2,33 Mio. m³ umfassen. Nach Beendigung der Ablagerungsphase und Aufbringung der Oberflächenabdeckung soll ihre Höhe etwa 39,30 m NHN betragen.
<p>Hochwirksame Staubminderungsmaßnahmen und die Stilllegung veralteter Produktionsstätten in den neuen Bundesländern führten seit 1990 zu einer erheblichen Minderung der verbrennungsbedingten Schwermetall-Emissionen.</p><p>Entwicklung seit 1990</p><p>Die Emissionen der wichtigsten Schwermetalle (Cadmium, Blei und Quecksilber) sanken seit 1990 deutlich. Die Werte zeigen überwiegend Reduktionen von über 60 bis über 90 %. Der Großteil der hier betrachteten Reduktion erfolgte dabei in den frühen 1990-er Jahren, wobei wesentliche Reduktionen auch schon vor 1990 stattfanden. Vor allem die dabei angewandten hochwirksamen Staub- und Schwefeldioxid (SO2) -Minderungsmaßnahmen führten zu einer erheblichen Verringerung der Schwermetallemissionen zunächst in den alten und, nach der Wiedervereinigung, auch in den neuen Ländern, einhergehend mit Stilllegungen veralteter Produktionsstätten. In den letzten Jahren sieht man, bis auf wenige Ausnahmen, kaum weitere Verringerungen der Schwermetall-Emissionen (siehe Abb. und Tab. „Entwicklung der Schwermetall-Emissionen“).</p><p>Während die Blei-Emissionen bis zum endgültigen Verbot von verbleitem Benzin im Jahre 1997 rapide zurückgingen, folgten Zink, Kupfer und Selen im Wesentlichen der Entwicklung der Fahrleistungen im Verkehrssektor, die im langfristigen Trend seit 1990 anstieg.</p><p>Herkunft der Schwermetall-Emissionen</p><p>Schwermetalle finden sich – in unterschiedlichem Umfang – in den staub- und gasförmigen Emissionen fast aller Verbrennungs- und vieler Produktionsprozesse. Die in den Einsatzstoffen teils als Spurenelemente, teils als Hauptbestandteile enthaltenen Schwermetalle werden staubförmig oder gasförmig emittiert. Die Gesamtstaubemissionen aus diesen Quellen bestehen zwar in der Regel überwiegend aus relativ ungefährlichen Oxiden, Sulfaten und Karbonaten von Aluminium, Eisen, Kalzium, Silizium und Magnesium; durch toxische Inhaltsstoffe wie Cadmium, Blei oder Quecksilber können diese Emissionen jedoch ein hohes Gefährdungspotenzial erreichen.</p><p>Verursacher</p><p>Die wichtigste Quelle der meisten Schwermetalle ist der Brennstoffeinsatz im Energie-Bereich. Bei <em>Arsen, Quecksilber </em>und <em>Nickel</em> hat die Energiewirtschaft den größten Anteil, gefolgt von den prozessbedingten Emissionen der Industrie, vor allem aus der Herstellung von Metallen. <em>Cadmium</em> stammt sogar größtenteils aus der Metall-Herstellung. <em>Blei-, Chrom-, Kupfer- und Zink-</em>Emissionen werden überwiegend durch den Abrieb von Bremsen und Reifen im Verkehrsbereich beeinflusst: die Trends korrelieren hier direkt mit der jährlichen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/f?tag=Fahrleistung#alphabar">Fahrleistung</a>. <em>Selen</em> hingegen stammt hauptsächlich aus der Mineralischen Industrie, gefolgt von den stationären und mobilen Quellen der Kategorie Energie. Andere Quellen müssen noch untersucht werden, es wird jedoch erwartet, dass sie die Gesamtentwicklung kaum beeinflussen.</p><p>Verpflichtungen</p><p>Das 1998er <a href="http://www.unece.org/env/lrtap/hm_h1.html">Aarhus Protokoll über Schwermetalle</a> unter dem CLRTAP ist Ende 2003 in Kraft getreten. Es wurde im Dezember 2012 revidiert und an den Stand der Technik angepasst. Es zielt auf drei besonders schädliche Metalle ab: Cadmium, Blei und Quecksilber. Laut einer der grundlegenden Verpflichtungen muss Deutschland seine Emissionen für diese drei Metalle unter das Niveau von 1990 reduzieren. Das Protokoll betrachtet die Emissionen aus industriellen Quellen (zum Beispiel Eisen- und Stahlindustrie, NE-Metall-Industrie), Verbrennungsprozessen (Stromerzeugung, Straßenverkehr) und aus Müllverbrennungsanlagen. Es definiert Grenzwerte für Emissionen aus stationären Quellen (zum Beispiel Kraftwerken) und verlangt die besten verfügbaren Techniken (BVT) für diese Quellen zu nutzen, etwa spezielle Filter oder Wäscher für die stationäre Verbrennung oder Quecksilber-freie Herstellungsprozesse. Das Protokoll verpflichtet die Vertragsparteien weiterhin zur Abschaffung von verbleitem Benzin. Es führt auch Maßnahmen zur Senkung von Schwermetall-Emissionen aus Produkten auf (zum Beispiel Quecksilber in Batterien) und schlägt Management-Maßnahmen für andere quecksilberhaltige Produkte wie elektrische Komponenten (Thermostate, Schalter), Messgeräte (Thermometer, Manometer, Barometer), Leuchtstofflampen, Amalgam, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pestizide#alphabar">Pestizide</a> und Farben vor.</p><p>Viele dieser Maßnahmen wurden in Deutschland jedoch schon deutlich früher umgesetzt, so dass bereits in den frühen 90er Jahren deutliche Reduktionen der wichtigen Schwermetalle zu verzeichnen sind.</p>
European emissions trading (EU ETS) is a central component of German and European climate policy. This final report summarises the results of a research project that investigated the causes of emissions trends in the most relevant sectors in terms of emissions (combustion, iron and steel industry, cement clinker production, refineries) of the EU ETS 1 in the period 2005 and, depending on the sector or approach, until 2017/2019/2022. As part of the project, the development of the four sectors mentioned was analysed with regard to emissions and other parameters and their causes. In addition, two decomposition analyses were used to identify the main drivers of emissions trends in cement clinker production and iron and steel production in the EU ETS.
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| Förderprogramm | 172 |
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| unbekannt | 3 |
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