Strategien zur Dekarbonisierung der Metallindustrie in Zentralasien

Kasachstan ist einer der weltweit größten Produzenten von Metallen wie Eisen, Stahl, Kupfer, Zink und Aluminium. Das macht die dortige Metallurgie – insbesondere die Eisen- und Stahlindustrie – zu einem der größten Treibhausgasemittenten des Industriesektors. Die Strategie des Landes zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2060 beinhaltet die Umstellung der Stahl- und Aluminiumindustrie auf eine nahezu treibhausgasneutrale Produktion. Vor diesem Hintergrund war das Ziel des Projekts DeKaMe, eine Wissensbasis zu schaffen, auf die sich Entscheidungsträger*innen und Stakeholder stützen können, um technologische Pfade für eine tiefgreifende Dekarbonisierung der Metallindustrie zu definieren und unterstützende politische Instrumente zu entwerfen.

Dafür identifizierten und beschrieben Forschende des Wuppertal Instituts im Auftrag der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) technologische Optionen zur Dekarbonisierung der kasachischen Stahl- und Aluminiumindustrie und fassten deren Vor- und Nachteile zusammen. Um den Behörden ein breites Portfolio an politischen Optionen zur Verfügung zu stellen, ermittelten sie auch politische Instrumente zur Dekarbonisierung der Stahl- und Aluminiumindustrie, einschließlich Best-Practice-Beispielen und internationalen Aktivitäten zu grünen Leitmärkten. Um Daten zu sammeln und die Ergebnisse zu validieren, wurden Interviews mit Interessenvertreter*innen durchgeführt und die Ergebnisse später in einem Webinar vorgestellt.

Für die Stahlindustrie hat das DeKaMe-Projektteam eine Reihe von Vor- und Nachteilen verschiedener Optionen identifiziert, die im Rahmen der weiteren Ausarbeitung der Dekarbonisierungsstrategie des Landes weiter analysiert und diskutiert werden muss. Hierzu zählen etwa:

• die direkte Eisenreduktion (DRI) unter Verwendung von Erdgas ist die technisch fortschrittlichste und kostengünstigste Option für eine signifikante kurzfristige CO2-Reduzierung. Um jedoch zu einem späteren Zeitpunkt eine Stahlproduktion mit nahezu Null Emissionen zu erreichen, muss das Erdgas durch Wasserstoff ersetzt oder eine CO2-Abscheidung und -speicherung (engl. Carbon Capture and Storage, CCS) implementiert werden.
• Auch die Ausrüstung der Hochofen-Konverter-Route mit CCS ist eine vergleichsweise kostengünstige Option, die eine erhebliche CO2-Reduktion ermöglicht. Die verbleibenden Emissionen sind jedoch relativ hoch und die Durchführbarkeit hängt vom Aufbau einer groß angelegten CCS-Infrastruktur in Kasachstan ab.
• DRI unter Verwendung von grünem Wasserstoff ermöglicht eine nahezu emissionsfreie Stahlproduktion, ist aber die teuerste Option, die so gut wie keine Emissionen verursacht. Lokale Wasserknappheit könnte in einem trockenen Land wie Kasachstan ein Hemmnis sein.
• Die Elektrolyse ermöglicht eine annähernd emissionsfreie Stahlproduktion, hat aber einen vergleichsweise niedrigen Technology Readiness Level (TRL) und ist mit Unsicherheiten hinsichtlich ihrer Anwendungsbereiche und technologischen Eigenschaften verbunden.
• Für die Aluminiumindustrie ist die Versorgung mit erneuerbarem Strom am wichtigsten. Aufgrund des hohen Strombedarfs des Aluminiumschmelzprozesses sind die Emissionen aus der Strombereitstellung derzeit etwa viermal so hoch wie die direkten, prozessbedingten Emissionen.
• Zur Vermeidung von Prozessemissionen bei der Aluminiumherstellung scheint die Verwendung von inerten Anoden anstelle von Kohlenstoffanoden die vielversprechendste Option zu sein, auch wenn inerte Anoden kurzfristig nicht für den Einsatz im industriellen Maßstab zur Verfügung stehen werden.

Die Identifizierung und Diskussion von politischen Instrumenten hat gezeigt, dass internationale Märkte für grüne Metalle und andere nachhaltige Materialien entstehen können, die neue Möglichkeiten für kasachische Unternehmen schaffen, die in klimafreundliche Produktion investieren. Die in der EU und in Deutschland eingesetzten Förder- und De-Risking-Instrumente sind dafür konzipiert, koordinative, ökonomische und risikobezogene Herausforderungen zu adressieren. Sie zielen in der Regel darauf ab, den Teil der Kostenlücke zwischen konventionellen und klimafreundlichen Technologien zu schließen, der noch nicht durch einen CO2-Preis abgedeckt ist. Angesichts des derzeit niedrigen CO2-Preises in Kasachstan wäre ein deutlicher Anstieg notwendig, um den kosteneffizienten Einsatz solcher Förder- und De-Risking-Instrumente zu ermöglichen.

Am Projekt waren Dr. Georg Holtz, Alexander Jülich, José Acosta Fernandez, Süheyb Bilici sowie PD Dr. Peter Viebahn aus dem Forschungsbereich Sektoren und Technologien am Wuppertal Institut beteiligt. Zudem wirkten Katharina Knoop aus dem Forschungsbereich Strukturwandel und Innovation und Dr. Anna Leipprand aus dem Forschungsbereich Transformative Industriepolitik an der Studie mit.

Der Endbericht "Providing a knowledge base for decarbonizing the Kazakh metals industries (DeKaMe)", der im Rahmen des Projekts DeKaMe entstand, steht in englischer Sprache im nachfolgenden Link kostenfrei zum Download zur Verfügung.