Entwicklungsprojekt: Klimaeffizientes Recycling von Stahl
Finanziell unterstützt durch:
Projektpartner: Swiss Steel, verschiedene Schrotthändler, diverse Blech-verarbeitende Betriebe, sowie inspire AG der ETH Zürich
Ausgangslage: Schrott ist ein wertvoller Sekundärrohstoff
Stahl-Recycling ist nicht gratis zu haben. Stahl-Recycling verursacht u.a. einen hohen Energiebedarf durch Schrottaufbereitung, Transporte und Einschmelzen. Trotzdem: Stahl-Recycling ist deutlich ökologischer als die Produktion von Neustahl.
In der Schweiz fallen jährlich ca. 1.4 Mio. Tonnen Schrott an; eine ähnliche Menge an Schrott wird von den beiden Stahlwerken Swiss Steel (höherwertige Stähle für Maschinebau et al.) und Stahl Gerlafingen (Bewehrungsstähle et al.) jährlich eingeschmolzen. Die „Stahlschrott-Massenbilanz“ erscheint ausgeglichen. Jedoch: in der Schweiz gibt es zumindest für höherwertige Stahlsorten zu wenig hochwertigen Schrott. Jährlich werden deshalb einige 100'000 t Schrott importiert bei gleichzeitigem Export von minderwertigen Schrottqualitäten. Das Resultat davon sind enorme Transportaufwendungen ohne Mehrwert. Zudem: minderwertiger Schrott reduziert die Ausbringungsrate im Stahlwerk bei gleichzeitig erhöhtem Energiebedarf; im Weiteren wird die Herstellung von höherwertigen Stahlsorten schwieriger wenn nicht sogar unmöglich.
Eine Studie im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt BAFU (2017), bearbeitet von der Züst Engineering AG, kommt zum Schluss, dass, über alle Metalle betrachtet, in der Schweiz ein Optimierungspotential von bis zu 100'000 t CO2-eq pro Jahr besteht; dies zum einen durch effizienteres Sammeln und Aufarbeiten (Stichwort: Lean) sowie durch höherwertigen Schrott, welcher im Stahlwerk einen deutlich höhere Ausbringungsrate bei reduziertem Strombedarf bewirkt (Stichwort: Six-Sigma). Zudem können mit besserem Schrott höherwertigere Stahlsorten für neue Anwendungen hergestellt werden.
Herausforderung: klimaeffizientes Recycling von Stahl
Für ein höherwertigeres und zugleich klimaeffizientes Stahlrecycling in der Schweiz braucht es deshalb
- hochwertigeres Ausgangsmaterial (vor allem Mono-Fraktionen, mit einer verlässlichen Information zur metallurgischen Zusammensetzung, keine ungeplanten Anhaftungen / Vermischungen, in der richtigen Grösse, …), sowie
- sogenannte «reife Geschäftsprozesse», welche entlang der ganzen Schrottsammel- und Schrottaufarbeitungskette inhärent Materialvermischungen vermeiden respektive eine genügend hohe Qualität wie auch belastbare Informationen zur metallurgischen Zusammensetzung sicherstellen.
Ein Stahlwerk kann unmöglich eine 100%-Beprobung durchführen; dies wird beispielsweise auch nicht in der metallverarbeitenden Industrie gemacht – da wird mit «Lean-Six-Sigma» und reifen Prozessen (=hochstehende und gleichbleibende Arbeitsweisen) inhärent Qualität erzeugt. Durch Messen allein entsteht noch keine Qualität. Im vorliegenden Projekt geht es um die Entwicklung und breite Umsetzung von einem sogenannten «Prozessreifegradmodell» für den Schrottsammelprozesse von Neuschrott. Blechabschnitte ab Blechbearbeitungsmaschinen sollen dermassen aufbereitet werden, dass der Neuschrott auf der Maschine oder maschinennahe entsprechend der Vorgaben des Schmelzwerks zerkleinert und als Monofraktionen mit belastbarer Information zur metallurgischen Zusammensetzung möglichst schlank, also direkt an ein Stahlwerk geliefert werden. Das Ziel sind gesteuerte Prozesse. Methodische Basis stellt die Methodik «Lean-Six-Sigma» dar.
Vorteil: Maximaler Mehrwert für alle
Die Grundlagen für ein Prozessreifegradmodell für den Schrottsammelprozess ist ausgearbeitet und an ersten Beispielen verifiziert. Damit wird es möglich, individuelle Schrottsammelprozesse nach objektiven Kriterien zu beurteilen und schlussendlich gegenüber dem Stahlwerk eine entsprechende «Prozessreife» auszuweisen. Angestrebt werden die Stufen «4» und «5». Eine hohe Zahl ist ein belastbarer Indikator für das Stahlwerk, dass durch hochstehende und gelichbleibende Arbeitsweisen beim Schrotthändler respektive beim Blechverarbeiter hochwertige Schrottfraktionen mit zudem belastbaren Informationen zur metallurgischen Zusammensetzung zu erwarten sind. Die bisherigen Erkenntnisse sind vielversprechend – der ökonomische und ökologische Mehrwert ist deutlich höher als erwartet.
Das Projekt soll Mitte 2021 abgeschlossen werden.
Kontaktperson: Rainer Züst, Züst Engineering AG: rainer.zuest@zuestengineering.ch