2. Technologische Transformationspfade der Primärstahlerzeugung
Die theoretische Konzeptualisierung industrieller Dekarbonisierungspfade im Stahlsektor unterscheidet grundlegend zwischen schrittweisen Effizienzsteigerungen bestehender Hochofenrouten und technologieverändernden Primärumstellungen. In der konventionellen Hochofen-Konverter-Route (BF-BOF) erfolgt die Minderung von Treibhausgasen entlang dreier aufeinander abgestimmter Stufen: source-seitig durch einen erhöhten Schrotteinsatz und pelletierte Erze, prozessintegriert über kombinierte Einblastechnologien für eine präzise Kohlenstoffkontrolle sowie end-of-pipe durch Verfahren der Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS) (Preprints, 2025). Demgegenüber basiert die tiefgreifende Substitution fossiler Energieträger auf der wasserstoffbasierten Direktreduktion (H2-DRI) in Kombination mit Elektrolichtbogenöfen (EAF), bei der gasförmiger Wasserstoff als Reaktionsmittel Kohlenmonoxid ersetzt und im Reduktionsprozess vorwiegend Wasserdampf freisetzt (Processes, 2026). Während end-of-pipe-orientierte CCUS-Lösungen an bestehende großtechnische Hochofenanlagen anknüpfen, jedoch weiterhin fossile Reaktionspfade fortschreiben, erreicht der vollständige Einsatz von erneuerbar erzeugtem Wasserstoff in der Direktreduktion ein CO2-Minderungspotenzial von bis zu 90 Prozent über den gesamten Produktlebenszyklus (Processes, 2026). Die theoretische Divergenz beider Ansätze manifestiert sich in den grundlegend unterschiedlichen technologischen Systemanforderungen: Die Optimierung moderner EAF-Routen verlangt eine koordinierte Verzahnung aus Grünstrombezug, intelligenter Prozesssteuerung und geschlossenen industriellen Stoffkreisläufen zur Abwärme- und Schlackennutzung (Preprints, 2025). Parallel dazu erfordert die reaktionstechnische Beherrschung der reinen Wasserstoffmetallurgie eine gezielte Bewältigung apparativer und physikochemischer Herausforderungen, insbesondere hinsichtlich des Wasserdampfmanagements, der Pelletbeschaffenheit und angepasster Reaktorgeometrien (Processes, 2026). Die vergleichende Synthese dieser theoretischen Modellansätze verdeutlicht, dass inkrementelle Brückentechnologien zwar kurzfristig Emissionen dämpfen, ein konsistenter industrieller Tran…