De productie en verwerking van staal veroorzaakt 7 procent van de broeikasgasemissies in Nederland. Die productie draait nu nog vooral op kolen, maar dat kan vervangen worden door gas en waterstof. Zo kunnen apparaten, zoals warmtepompen, duurzamer geproduceerd worden.

In hun energieverbruik zijn warmtepompen erg efficiënt, maar in materiaalgebruik valt er vaak nog wat te verbeteren. F-gassen, die vaak als koudemiddelen gebruikt worden in warmtepompen, hadden een groot aandeel in de milieu-impact van warmtepompen. Maar nu die F-gassen vervangen gaan worden door natuurlijke koudemiddelen, is het staal dat gebruikt wordt in warmtepompen de grootste factor in de milieu-impact. Die milieu-impact kan verminderd worden door duurzamer staal te produceren.

In het programma Groeien met Groen Staal, dat is opgezet door het Nationaal Groeifonds, wordt in meer dan veertig projecten gewerkt aan verduurzaming van de staalsector. Aan dat programma werken grote staalproducenten als Tata Steel mee, maar ook kennisinstituten en bedrijven die staal gebruiken in hun producten. Erik Vegter, directeur van M2i, een samenwerkingsverband van de universiteiten en de industrie die het programma leiden, vertelt over groen staal en de mogelijkheden om het voor warmtepompen te gebruiken.

Wat doet het Groeien met groen staal programma?
De vraag naar staal stijgt, terwijl de productie van staal een proces is waarbij veel CO2 vrijkomt, begint Vegter. “Die twee dingen zijn een ongelukkige combinatie en daar willen we wat aan veranderen. In het programma willen we een klimaatwinst behalen. Het is een groeifonds programma, dus we willen ook economische winst behalen en het arbeidspotentieel van de toekomst opleiden. En we willen zorgen dat Nederland en Europa strategische autonomie behalen op het gebied van grondstoffen.”

Het programma behandelt de hele staalsector, de productie, verwerking, het gebruik en de terugwinning. “Maar als we dat willen veranderen moeten we ook iets aan het systeem veranderen. Dus we hebben een vijfde thema, dat is systeemverandering. Daar wordt gekeken wat er in de sector en in bedrijven nodig is qua organisatorische veranderingen om verduurzaming vlot te laten verlopen.”

Alle grote Nederlandse technische universiteiten doen mee, grotere en kleinere bedrijven, en ook enkele bedrijven uit het buitenland. “Iedereen denkt bij staal natuurlijk meteen aan Tata Steel in IJmuiden, omdat dat de grote zichtbare fabriek is. Maar dat is natuurlijk alleen de productie van staal. En er zitten ook veel bedrijven in Nederland die het staal verwerken en uiteindelijk gebruiken om er iets van te maken. En is er ook een deel van de sector bezig met het terugwinnen in de recycling.”

Wat is groen staal?
In de productie van staal kan de grootste CO2 besparing behaald worden in de hoogovens waar het ruwe ijzer gemaakt wordt, vertelt Vegter. "Bij het maken van ijzer worden veel kolen gebruikt, daar willen we vanaf. Dus in de toekomst gaan ze in de staalfabriek geen kolen gebruiken, maar aardgas of waterstof. Waarschijnlijk zal dat in het begin aardgas zijn, en later als het beschikbaar is waterstof.”

“IJzer moet je vervolgens omvormen tot staal, en dat gebeurt ook weer in een aantal processen. Daar wil je bijvoorbeeld ovens inzetten die op schone energie werken en ook ovens waar je eventueel veel meer schroot bij kan gooien. Want dat is ijzer dat eigenlijk al gemaakt is, en dat hoef je dan niet meer opnieuw te maken.”

Het aandeel dat schroot inneemt in de staalproductie zal waarschijnlijk dus gaan toenemen. “Dat is ook iets wat dan weer uitdagingen op technisch vlak met zich meeneemt. Want schroot is over het algemeen niet zo schoon. Dus daar komt weer vervuiling bij, en die wordt toegevoerd in je maakproces van je ijzer. Zo krijg je een wat ander mengsel, en dat mengsel moet dan nog steeds goed genoeg zijn om aan onze hoge eisen te voldoen die wij als consumenten aan onze producten stellen.”

Ook als de productie van staal vergroend wordt, blijft recycling erg belangrijk volgens Vegter. “Hoe meer je recyclet, hoe groener het wordt. Alles wat je kan hergebruiken, moet je hergebruiken. Alles wat je weggooit is gewoon verlies en levert CO2 uitstoot op omdat je dan in plaats daarvan iets nieuws moet maken.”

Heeft groen staal dezelfde eigenschappen als ‘normaal’ staal?
Het proces van het maken van groen staal is dus net iets anders dan het maken van het staal dat we nu kennen. Het proces moet dus op zo’n manier worden vormgegeven dat dezelfde eigenschappen, levensduur en esthetiek bereikt worden, vertelt Vegter. “Je wil natuurlijk wel zeker weten dat het groene staal exact dezelfde eigenschappen heeft, of misschien wel beter is, dan het staal dat we van oorsprong gewend waren.”

“En als het bijvoorbeeld gaat om een warmtepomp, die heeft ook een soort kast met allemaal stalen platen eromheen. Dat is allemaal dun gewalst staal. Dat staal heeft bepaalde eigenschappen, zoals sterkte en corrosiebestendigheid. Daarvan wil je dan wel zeker weten dat het groene staal wat we gaan ontwikkelen ook gebruikt kan worden bij dat soort producten.”

“Daar doen we ook veel onderzoek naar in het programma, om ervoor te zorgen dat de processen gefinetuned worden en om ze precies zo te maken dat we kunnen voorspellen wat voor materiaaleigenschappen we eruit krijgen. Ongeacht wat we de fabriek in stoppen, namelijk ander soort schroot, meer waterstof, misschien andere verhoudingen tussen ijzererts en schroot, dat soort dingen, dat dat toch goed staal oplevert.”

Het project is afgelopen mei van start gegaan, dus het is nog lastig te zeggen op welke manier en in welke mate die eigenschappen van groen staal zullen verschillen. Het is ook onderdeel van het onderzoek om daarachter te komen. Vegter gaat er vanuit dat groen staal voor de meeste toepassingen gebruikt kan worden, waar we nu traditioneel staal gebruiken.

En specifiek voor warmtepompen: kunnen die gemaakt gaan worden van groen staal?
“Ja, dat denk ik wel. Een warmtepomp is natuurlijk een kast met een plaat staal, dat kan waarschijnlijk op korte termijn al een stuk vergroend worden, als de productie van ijzer bij Tata steel vergroend wordt. Maar bijvoorbeeld ook de kogellagers die erin zitten, die zijn ook gemaakt van staal en daar willen we ook steeds meer groen in staal in gebruiken. En zo zullen er meer stalen onderdelen in een warmtepomp zitten die in de toekomst van duurzaam geproduceerd staal worden gemaakt.”

“Zeker in dingen die in massa geproduceerd worden, zoals warmtepompen, dan zie ik het echt wel helemaal lukken met het groene staal.” Vegter verwacht dat groen staal op technisch vlak zeker gebruikt kan worden voor warmtepompen. Eventuele veranderde eigenschappen van groen staal zullen volgens hem niet zo groot zijn.

Is er wel vraag naar groen staal?
“Er zijn een paar dingen die daarbij van belang zijn. Ten eerste is het zo dat CO2 steeds hoger beprijsd gaat worden. Dus er zal een prikkel zijn om groener gemaakte producten te gebruiken.” 

“In het begin zal het wel iets duurder zijn. Maar als er mensen zijn die ervoor willen betalen om te kunnen laten zien dat hun product CO2 vrij gemaakt is, dan zal die transitie uiteindelijk doorzetten, daar ben ik van overtuigd. En dan passen die prijzen zich ook wel weer aan.”

Wat moet het programma uiteindelijk bereikt hebben?
Belangrijk onderdeel van het project is het produceren van groen staal met Tata Steel. “Er komt een heel nieuwe installatie om op een schone manier ijzer te maken, waar dan weer staal van gemaakt wordt”, vertelt Vegter. Op het terrein van Tata Steel worden proeflocaties gebouwd om onderzoek te kunnen doen. “Maar de échte test is als de fabriek er straks staat in 2030.”

En uiteindelijk, als het programma over acht jaar is afgerond, moet de productie van Groen Staal in Nederland echt draaiend zijn, zegt Vegter. “Onze visie is dat we dan in Nederland vooroplopen in alle aspecten van de duurzaamheid van staal.”