Heat-to-coat Verfahren von Wuppermann spart 31 % CO2

Die Wuppermann-Gruppe hat das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) beauftragt die Umweltwirkung des Bandverzinkungsverfahrens „Heat to coat“ der Wuppermann-Gruppe zu untersuchen und gegen das konventionelle Kaltband-Verzinkungsverfahren zu vergleichen. Das Ergebnis macht deutlich, dass dort, wo sich die Anwendungsgebiete für verzinktes Warmband und verzinktes Kaltband überlagern sich bei der CO2-Bilanz ein Vorteil für das Verfahren von Wuppermann ergibt.

Fraunhofer Umsicht hat eine Ökobilanz nach DIN EN ISO 14040 erstellt und die Umweltwirkungen als Klimawirksamkeit in CO2-Äquivalente pro kg (CO2-eq./kg) feuerverzinktem Stahlband bewertet.

Betrachtet man die Wuppermann-Produktionsstandorte für den Bereich Flach im Einzelnen ergibt sich folgendes Bild:
Die Verzinkungsprozesse samt Nachbehandlung verursachen am Standort Moerdijk (NL) mit 0,126 kg CO2-eq./kg um 31 % und am Standort Judenburg (AT) mit 0,105 kg CO2-eq./kg um 43 % geringere CO2-Emissionen als der Referenzprozess mit 0,183 kg CO2-eq./kg. Dabei wurden die CO2-Emissionen für das Beizen aufgrund des integrierten Prozesses von Wuppermann bereits mitberücksichtigt. Nicht mit einbezogen in diese sogenannte Gate-to-Gate Betrachtung ist die Umweltwirkung des Vormaterials Warmband.

Wuppermann-Prozess an Standorten Moerdijk und Judenburg spart rund 40.000 Tonnen CO2 pro Jahr

Bei einem jährlichen Verzinkungsvolumen von etwa 600.000 Tonnen ergeben sich CO2-Einsparungen in Höhe von 34.200 Tonnen am Standort Moerdijk. In Judenburg sind es 4.680 Tonnen Einsparung bei einer Verzinkungsleistung von etwa 60.000 Tonnen.
Der größte Wertetreiber in der CO2-Bilanz ist der Energieverbrauch. Dem Energieträger kommt daher große Bedeutung zu. Das zeigt auch der Vergleich der beiden Standorte. Den WSN-Berechnungen liegt primär fossil erzeugter Strom der Niederlande zugrunde. Der WA-Berechnung liegt primär ökologisch erzeugter, österreichischer Strom zugrunde. Hierin liegt mitunter auch die Ursache der deutlich besseren Umweltbilanz des verzinkten Stahlbands aus Judenburg im Vergleich zu Moerdijk.

Warum ist der Verzinkungsprozess von Wuppermann CO2-freundlicher als der Marktstandard?

Das bei Wuppermann angewandte Verzinkungsverfahren bietet prozessuale Vorteile in Bezug auf die Ökobilanz. Das übliche Kaltbandverzinkungsverfahren fordert das Glühen des Stahlbandes auf eine Temperatur von 750° C in einem großen Glühofen, welcher mit Erdgas oder Hüttengas befeuert wird. Sein Verbrennungsprodukt ist CO2, das in die Atmosphäre abgegeben wird. Anschließend muss das Band dann auf die Verzinkungstemperatur abgekühlt werden. Im Heat-to-Coat-Verfahren von Wuppermann wird mit einem kleinen, induktiv (elektrisch) beheizten Banderwärmungsofen gearbeitet, welcher das Stahlband in Sekunden auf die Verzinkungstemperatur 460 – 480° C erhitzt. Das energieintensive Rekristallisationsglühen bei ca. 750° C entfällt.

Methodik der Untersuchung „Umweltwirkung des Bandverzinkungsverfahrens Heat to coat der Wuppermann-Gruppe“

Das Institut Fraunhofer UMSICHT wurde damit beauftragt eine Treibhausgasbilanz zum Bandverzinkungsverfahren der Wuppermann-Gruppe zu erstellen und diese gegen das am Markt übliche Kaltbandverzinkungsverfahren zu vergleichen. Die Untersuchung wurde auf Basis einer Ökobilanz oder Lebenszyklusanalyse nach DIN EN ISO 14040 erstellt. Diese gibt den Rahmen vor, um die potenziellen Umweltwirkungen eines Produktsystems über den gesamten Lebensweg beurteilen zu können. Die Erstellung gliedert sich in die vier Phasen: Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens, Sachbilanz, Wirkungsabschätzung und Auswertung. Sie bietet die Möglichkeit der Erfassung aller relevanten potenziellen Wirkungen (mit Fokus auf Treibhausgasemissionen) auf die Umweltmedien. Diese Klimawirksamkeit wird in kg CO2-Äquivalente pro kg (CO2-eq./kg) feuerverzinktem Stahlband dargestellt. Dabei werden die Umweltwirkungen aller anderen Treibhausgasemissionen, z.B. von Methan, über einen standardisierten in einen zum CO2 vergleichbaren Wert umgerechnet.

Um die gesamte Umweltbelastung beurteilen zu können, die durch die Produktion von einem Kilogramm feuerverzinkten Stahlband mit ø Z214 (Zinkauflage 214 g/m2) bzw. ø Z558 (Zinkauflage 558 g/m2) verursacht wurde, ist eine Systemraumerweiterung erforderlich. Die konkrete Ökobilanz beinhaltet demnach nicht nur die Primärdaten der Verzinkung selbst, sondern auch Sekundärdaten nach- bzw. vorgelagerter Prozesse. Dazu zählt primär die Herstellung von Zink, die Beistellung von Strom bzw. der Rohstofftransport in die Werke.
Für den Referenzprozess wurde auf öffentlich zugängliche Datensätze für die Herstellung von Warmband, für die Herstellung von kaltgewalztem Stahlband, sowie für die Herstellung von verzinktem Blech mittels Kaltbandverzinkung, zurückgegriffen. Letzterer bezieht sich auf Material mit einer Zinkschichtdicke von 275 g/m2.

Um gegen die Zinkschichtdicke Z275 beim Kaltband-Verzinkungsprozess referenzieren zu können, wurde die durchschnittliche Zinkschichtdicke bei der WSN (Z214) und WA (Z558) in der Vergleichsrechnung entsprechend korrigiert. Die vorliegende Ökobilanz ist primär eine sogenannte Gate-to-Gate-Betrachtung. Die Systemgrenze ist quasi durch das „Werkstor“ definiert. Im Mittelpunkt steht die Umweltwirkung, die durch den Verzinkungsprozess verursacht wird. Lediglich der geringfügige CO2-Eintrag, der durch den Warmbandtransport in die Werke verursacht wird, ist in der Rechnung berücksichtigt. Da der Heat-to-Coat-Prozess von Wuppermann über eine kombinierte Beiz- & Verzinkungsanlage läuft, ist in der Ökobilanz das Beizen ebenfalls berücksichtigt. Dies ist bei dem Referenzprozess nicht der Fall, da das Beizen in einem separaten Schritt vor dem Kaltwalzen stattfindet. Im direkten Verfahrensvergleich wird damit die Ökobilanz von Wuppermann um die Umweltwirkung des Beizens zusätzlich belastet, also etwas zu schlecht dargestellt.

Erweitert man die Systemgrenze des Referenzprozesses auf alle Prozessschritte, die zwischen der Fertigstellung des Warmbands und dem fertigen verzinkten Stahlband stattfinden, so erhöht sich der Vorteil des Wuppermann-Prozesses sogar auf 48 % im Falle des niederländischen Standortes und auf 56 % im Falle der Produktion in Judenburg, Österreich.

Die vollständige Studie finden Sie hier.

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Die Pressemitteilung der Wuppermann AG zur Studie finden Sie hier.

Interview: Zusammenfassung der Studie