Welche Umweltauswirkungen hat die Ferrosiliciumproduktion?

Wenn Sie jemals an einem Stahlwerk vorbeigegangen sind oder ein Autoteil, einen Baubalken oder sogar ein Küchenmesser in der Hand gehalten haben, haben Sie wahrscheinlich mit Ferrosilizium interagiert, ohne es zu merken. Als Ferrosilicium-Lieferant verbringe ich viel Zeit damit, darüber zu sprechen, wie unser Produkt diese Branchen zum Funktionieren bringt – von der SeiteRückgrat der Stahlindustrie für versteckte nachgelagerte Verwendungszwecke. Aber in letzter Zeit stellen mir immer mehr Kunden eine Frage, die in letzter Zeit alle beschäftigt: Wie groß ist der ökologische Fußabdruck bei der Herstellung dieses Zeugs?

Ich verstehe es. Globale Klimaziele sind nicht mehr nur Schlagworte. Jeder Schritt der Herstellung, von der Beschaffung der Rohstoffe bis zum Versand des Endprodukts, hat Auswirkungen. Die gute Nachricht ist, dass die Ferrosiliciumproduktion ein Prozess ist, der sich in den letzten 20 Jahren stark weiterentwickelt hat – und der sowohl große, bekannte Umweltherausforderungen mit sich bringt als auch einige unterschätzte Bereiche, in denen Zulieferer echte Fortschritte machen. Lassen Sie uns das so aufschlüsseln, wie ich es einem anderen Lieferanten oder einem Stahlwerksingenieur erklären würde, kein spießiger Fachjargon erforderlich.

Beginnen wir zunächst mit den Grundlagen der Herstellung von Ferrosilicium, denn man kann nicht über seine Umweltauswirkungen sprechen, ohne die Rohstoffe und den Prozess zu verstehen. Ferro-Silizium ist eine Legierung aus Silizium und Eisen, die normalerweise zu 75 % Silizium (75FeSi ist die gebräuchlichste Qualität) oder 50 % Silizium (50FeSi, wird für Stahlanwendungen mit geringerer Festigkeit verwendet) gemischt wird. Um es herzustellen, erhitzt man hochreines Siliciumdioxid (das ist Siliziumdioxid, oder? Das gleiche Material in Sand oder Quarz), Koks (ein kohlenstoffreiches Kohleprodukt) und Eisenerz in einem riesigen Elektrolichtbogenofen (EAF) auf extrem hohe Temperaturen – etwa 1.800 °C (3.270 °F), heiß genug, um das Gestein zu schmelzen. Durch die Reaktion wird das Silizium vom Sauerstoff in der Kieselsäure getrennt und mit dem Eisen aus dem Erz vermischt, um die Legierung herzustellen. Das ist der Kernprozess.

Nun, der größte Umweltschaden hier? Energieverbrauch. Diese EAFs sind Stromfresser. Ich habe in einer Acht-Stunden-Schicht mit Öfen gearbeitet, die 20 bis 30 Megawatt Strom ziehen. Das ist genug Strom, um 15.000 durchschnittliche US-Haushalte einen Tag lang zu versorgen. Damals stammte der Großteil dieses Stroms aus Kohlekraftwerken, was bedeutete, dass jede Tonne Ferrosilicium einen sprunghaften Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) verursachte, dem wichtigsten Treibhausgas, das den Klimawandel antreibt. Die Zahlen sind eindeutig: Herkömmliche kohlebetriebene Ferro-Silizium-Anlagen produzieren etwa 10 Tonnen CO2 für jede Tonne 75FeSi, die sie herstellen. Für ein mittelgroßes Werk, das 50.000 Tonnen pro Jahr produziert, sind das 500.000 Tonnen CO2 pro Jahr – das entspricht den Emissionen von 108.000 Autos mit Benzinantrieb, die ein Jahr lang gefahren werden.

Aber hier ist die Sache: Das ist nicht in Stein gemeißelt. Mittlerweile stellen immer mehr Anbieter auf Netze mit erneuerbarer Energie um – Wind, Sonne, Wasserkraft und sogar Erdgas mit CO2-Abscheidung. Letztes Jahr erzählte mir ein Freund, der eine Ferrosilicium-Anlage in Island betreibt (wo fast der gesamte Strom aus Geothermie und Wasserkraft stammt), dass seine CO2-Emissionen weniger als 1 Tonne pro Tonne Ferrosilicium betragen. Das ist eine Reduzierung um 90 % im Vergleich zum herkömmlichen Betrieb. Das ist ein gewaltiger Wandel, der aber auch einen großen Haken mit sich bringt: Erneuerbarer Strom ist nicht überall verfügbar, und der Transport von kohlenstoffarmem Ferrosilicium zu Kunden kann zu einigen Emissionen in der Lieferkette führen. Wir arbeiten daran, indem wir nach Möglichkeit lokalen Strom beziehen und die Schifffahrtsrouten optimieren, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Als nächstes geht es um Emissionen jenseits von CO2. Die Produktion von Ferrosilicium ist nicht nur ein CO2-Problem – es gibt auch andere Luftschadstoffe, die große lokale und globale Auswirkungen haben. Erstens gibt es Quarzstaub. Warten Sie, nicht das schöne Silica-Pulver, das Sie für Laborzwecke oder Betonmischungen kaufen können, sondern die feinen Partikel (PM2,5), die beim Erhitzen von rohem Silica freigesetzt werden. Diese winzigen Partikel sind weniger als 2,5 Mikrometer groß – so klein, dass sie tief in Ihre Lunge und sogar in Ihren Blutkreislauf gelangen und Atemprobleme verursachen können. In den 1990er-Jahren bestand die Staubbekämpfung im Grunde nur aus einem großen Filter für die Ofenabgase, doch heute verwenden wir Schlauchfilter und elektrostatische Filter, die 99,9 % dieses Staubs auffangen. Auch die übrig gebliebene gefilterte Kieselsäure wird nicht verschwendet – wir verkaufen sie alsKieselsäurepulverfür Betonzusätze, Wasseraufbereitung und sogar Kosmetika. Das ist eine Win-Win-Situation: Es gelangt kein Staub mehr in die Luft und wir reduzieren den Abfall, anstatt ihn auf Mülldeponien zu entsorgen.

Dann gibt es noch die anderen großen Emissionen: Kohlenmonoxid (CO) und flüchtige organische Verbindungen (VOCs). Der im Ofen verwendete Koks zersetzt sich bei hohen Temperaturen. Wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, um ihn vollständig zu verbrennen, wird CO freigesetzt, ein giftiges Gas, das in hohen Konzentrationen tödlich sein kann. Ältere Öfen haben CO früher einfach direkt in die Atmosphäre abgelassen, aber moderne Anlagen fangen dieses Gas auf und verwenden es als Brennstoff zum Erhitzen des EAF selbst. Anstatt also Energie zu verschwenden, recyceln sie die Emissionen in Strom für den Prozess. Viele Anlagen gewinnen auch VOCs aus dem Abgas zurück und verwenden sie wieder, was sowohl die Luftverschmutzung als auch den Bedarf an zusätzlichem Brennstoff verringert. Für mich ist es, als würde man ein Abfallprodukt in ein Ressourcengenie verwandeln.

Was ist nun mit Abfall? Bei jedem industriellen Prozess entsteht Abfall, und Ferrosilicium bildet da keine Ausnahme. Das größte Nebenprodukt ist Schlacke, ein glasiges, geschmolzenes Material, das auf dem geschmolzenen Ferrosilicium im Ofen schwimmt. Sobald das Silizium ausgegossen ist, kühlt die Schlacke zu festen Brocken ab. Lange Zeit wurde diese Schlacke einfach auf Mülldeponien abgeladen. Aber heute ist es ein wertvolles Produkt. Wir verkaufen unsere verarbeiteten ProdukteFerrolegierungs-Silikonislagals Rohstoff für die Zementproduktion, als Straßenbelag und sogar als Düngemittelzusatz (es enthält geringe Mengen Silizium, das gut für das Pflanzenwachstum ist). Einen Teil davon verwandeln wir auch inStandardmäßiger Schlackenentfernerfür Stahlwerke, was die Reinigung von Schlacke aus Stahlpfannen schneller und einfacher macht. Die Abfallmenge, die aus unserem Betrieb auf Deponien landet, ist in den letzten 10 Jahren um 85 % gesunken, eine Zahl, auf die ich wirklich stolz bin.

Warten Sie, aber es gibt einen Teil, über den weniger gesprochen wird: Wasserverbrauch und -verschmutzung. Ferro-Silizium-Anlagen benötigen viel Wasser, um den EAF und das geschmolzene Metall zu kühlen. Traditionell entnahm eine Anlage jedes Jahr Millionen Gallonen Süßwasser aus Flüssen oder Seen, und ein Teil davon war mit Schwermetallen oder unverbranntem Koks verunreinigt, sodass es vor der Rückführung aufbereitet werden musste. Mittlerweile nutzen die meisten modernen Anlagen Wassersysteme mit geschlossenem Kreislauf – sie recyceln 95 % des verbrauchten Wassers, sodass sie kaum noch neues Wasser aufnehmen müssen. Das ist eine große Sache für Gebiete mit Wasserknappheit. Wir haben auch in unser eigenes geschlossenes Kreislaufsystem investiert, das unseren Wasserverbrauch im Vergleich zu unserer alten Anlage um 90 % senkt. Die geringe Wassermenge, die wir ableiten müssen, wird regelmäßig getestet und erfüllt oder übertrifft alle EPA-Standards (oder lokale Regulierungsnormen).

Natürlich ist kein Prozess perfekt und es gibt immer noch Herausforderungen, an denen wir alle arbeiten. Ein großes Problem ist der Abbau von Rohstoffen. Die von uns verwendete Kieselsäure stammt aus Quarzminen und Koks aus Kohlebergwerken, die beide ihre eigenen Auswirkungen auf die Umwelt haben – Bodenbeeinträchtigung, Wasserverschmutzung und Treibhausgasemissionen durch den Transport. Wir arbeiten mit unseren Rohstofflieferanten zusammen, um die Rohstoffe aus Minen zu beziehen, die nachhaltige Praktiken anwenden, wie die Wiederaufforstung abgebauten Gebiete und die Reduzierung von Transportemissionen durch lokale Beschaffung. Einige neuere Ferrosilicium-Anlagen experimentieren sogar mit der Verwendung von Wasserstoff anstelle von Koks als Reduktionsmittel, wodurch die CO2-Emissionen nahezu auf Null sinken würden, da Wasserstoff bei der Reaktion mit Siliciumdioxid nur Wasserdampf erzeugt. Diese Technologie befindet sich noch im Anfangsstadium, aber ich bin gespannt, wohin sie führt.

Eine weitere Herausforderung ist das Ende der Lebensdauer von Produkten, die Ferrosilicium verwenden. Moment, Ferrosilicium wird hauptsächlich als Legierungsmittel in Stahl verwendet, oder? Es macht Stahl stärker, haltbarer und korrosionsbeständiger. Wenn Stahlprodukte wie Autos oder Gebäude das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, werden sie recycelt – und auch das im Stahl enthaltene Ferrosilicium ist vollständig recycelbar. Es ist also nicht so, dass die Emissionen aus der Ferrosiliciumproduktion in einem Produkt eingeschlossen sind, das weggeworfen und vergessen wird. Wenn Sie außerdem mehr darüber erfahren möchten, wie Ferrosilizium die Stahlindustrie antreibt, können Sie sich unsere Seite auf der ansehenVerwendung von Ferrosilicium in der Stahlindustrie.

Als Lieferant geht es mir nicht nur darum, ein gutes Produkt herzustellen, sondern es liegt mir auch daran, es auf eine Weise herzustellen, die dem Planeten nicht schadet. Ich weiß, dass viele Kunden nach Partnern suchen, die Nachhaltigkeit in den Vordergrund stellen, und genau das bauen wir hier auf. Wir investieren ständig in neue Technologien, optimieren unsere Prozesse und arbeiten mit unseren Lieferanten zusammen, um unseren kollektiven Fußabdruck zu verringern. Wenn Sie ein Stahlwerk, ein Bauunternehmen oder ein anderes Unternehmen sind, das hochwertiges Ferrosilicium benötigt,Legierungsfülldraht(ein weiteres Produkt, das wir für die Stahlherstellung anbieten) oder eine unserer Ferrosilicium-Lösungen, wir würden uns gerne darüber unterhalten, wie wir Ihre Bedürfnisse erfüllen und gleichzeitig auf gemeinsame Nachhaltigkeitsziele hinarbeiten können.

Lasst uns das ganz schnell zum Abschluss bringen. Die Umweltauswirkungen der Ferrosiliciumproduktion sind real, aber nicht behoben. Dank der Fortschritte in den Bereichen Energie, Abfallrecycling und Umweltschutz sind wir von den Zeiten der emissions- und abfallintensiven Anlagen weit entfernt. Es gibt noch viel zu tun – wir sind noch nicht da, wo wir sein müssen –, aber die Fortschritte, die wir in den letzten zwei Jahrzehnten gemacht haben, geben mir Hoffnung. Für jeden in der Branche ist die Wahl eines Lieferanten, der in nachhaltige Praktiken investiert, nicht nur gut für den Planeten, sondern auch gut für Ihr Unternehmen, denn immer mehr Kunden fordern kohlenstoffarme Materialien. Wenn Sie über unsere Produkte oder unsere Nachhaltigkeitsbemühungen sprechen oder eine Bestellung aufgeben möchten, nehmen Sie noch heute Kontakt mit unserem Team auf. Wir sind hier, um zu helfen.

Referenzen

1. Internationale Energieagentur (IEA). (2022). Technologie-Roadmap für Ferrolegierungen. IEA-Veröffentlichungen.
2. Weltstahlverband. (2023). Umweltfußabdruck der Stahlherstellung, Anhang: Ferrosiliziumproduktion.
3. US-Umweltschutzbehörde (EPA). (2021). Luftreinhaltung für die Produktion von Ferromangan und Ferrosilicium.
4. Verband der Hersteller von Ferrolegierungen (FAPA). (2022). Nachhaltige Praktiken bei der Herstellung von primärem Ferrosilicium.