‘Als je als chemicus op het terrein van een staalfabriek rondloopt, besef je pas goed hoe afwijkend het productieproces eigenlijk is. We maken al meer dan drieduizend jaar staal in contact met de open lucht, terwijl chemiefabrieken vanaf het begin als gesloten systemen zijn opgezet.’
Tjeerd Jongsma is nauwelijks te stoppen als hij vol enthousiasme vertelt over een alternatief plan om staalproductie in Europa volledig CO2-neutraal te maken, tegen relatief lage kosten. Groen staal, maar dan betaalbaar.
Kennisinstituut voor duurzame procestechnologie ISPT, waar Jongsma inmiddels zestien jaar directeur is, ontwikkelde een onconventioneel plan vanuit het idee om staalproductie te transformeren tot een gesloten proces. Het kernidee, bedacht door programmadirecteur Kees Biesheuvel, draait om CO2-neutraal staal via samenwerking met de chemische industrie.
Groen staal komt moeizaam op gang
Vrijwel alle initiatieven voor groen staal kijken alleen naar het productieproces in de fabriek zelf. De oplossing die er dan uitrolt draait doorgaans om vervanging van de klassieke hoogoven, waar zuurstof met behulp van kolen wordt verwijderd uit ijzererts. Dat kernproces levert veel CO2-uitstoot op.
Het alternatief van zogenoemde directe ijzerreductie werkt met ijzererts in de vorm van balletjes. De zuurstof kan dan uit het ijzererts worden gehaald met onder meer waterstof of methaan (aardgas).
Als je groene waterstof inzet voor ijzerertsreductie, moeten er wel enorme hoeveelheden groene stroom beschikbaar zijn voor waterstofproductie. Gebruik van methaan zorgt voor een andere uitdaging: afhankelijkheid van de import van aardgas, en daarmee gevoeligheid voor hoge gasprijzen in tijden van geopolitieke onrust.
In Europa zijn er diverse projecten voor groene staalproductie, maar die kampen allemaal met forse onzekerheden over de haalbaarheid van de businesscase. Dat speelt zeker ook bij het Groen Staalplan van Tata Steel in IJmuiden, waarvoor tot 2 miljard euro aan staatssteun is aangevraagd.
Gesloten systeem voor staalproductie
Volgens Jongsma kun je de businesscase van groen staal sluitend maken door een paar dingen anders aan te pakken. ‘Het belangrijkste is dat je het reductieproces van ijzererts niet meer met lucht doet, maar met een mengsel van zuurstof en CO2. Dan kun je een gesloten systeem bouwen, waarna je een reststroom van koolstofmonoxide overhoudt. Die benut je als basisgrondstof voor de chemie.’
Directeur Tjeerd Jongsma van ISPT. | Credits: ISPT
Voor de productie van ruwijzer kan dan nog steeds gebruik worden gemaakt van een hoogoven, maar dan in een systeem waarin koolstoffen volledig worden afgevangen en hergebruikt.
Je kunt volgens Jongsma in eerste instantie met kolen blijven werken voor de ijzerreductie, maar daar kunnen geleidelijk ook reststromen zoals biomassa en plasticresiduen aan worden toegevoegd. ‘In zo’n aangepaste opzet wordt het makkelijker om aan het eind van het proces een zuivere stroom van koolmonoxide over te houden.’
Van een staalfabriek zou dat beperkte aanpassingenvragen. ‘Klassieke staalcomplexen hebben al zuurstoffabrieken op hun terrein staan. Je kunt dus bestaande zuurstofproductie uitbreiden. Daarnaast moeten de hoogoveninstallaties worden aangepast, maar dat kost veel minder dan het opzetten van een proces dat met directe ijzerreductie werkt.’
Investeren in chemie
Om de businesscase rond te krijgen is wel een andere grote investering nodig: een chemiefabriek voor de productie van methanol en brandstoffen, met een prijskaartje van enkele miljarden euro’s.
Zo’n fabriek kan met twee grondstoffen werken: koolstofmonoxide en waterstof. ‘Als een staalfabriek de aanvoer van koolstofmonoxide kan garanderen, moet je alleen nog elektrolysers neerzetten om groene waterstof te maken met hernieuwbare energie. Dan heb je ingrediënten om enerzijds methanol te produceren, als basis voor onder meer kunststoffen; anderzijds kun je brandstoffen zoals kerosine maken met behulp van gas to liquids-technologie.’
Op deze manier kan de chemiesector in Europa circulair worden op echt grote schaal, zegt Jongsma. ‘De staalproductie wordt CO2-neutraal en je kunt kunststoffen duurzamer produceren.’
Het andere voordeel is volgens Jongsma dat het makkelijker wordt om te concurreren met aardolie als grondstof. ‘Dat is strategisch aantrekkelijk. Alleen Tata Steel Nederland zou er al voor kunnen zorgen dat Nederland 3 miljoen ton per jaar aan olie-import bespaart. Je kunt zo de afhankelijkheid van olie-import voor brandstoffen als kerosine flink beperken.’
Kansen voor Europa
Afgelopen week lichtte onderzoeksinstituut ISPT het plan toe tegenover spelers uit zowel de staalindustrie als de chemische sector. Jongsma kijkt daarbij verder dan alleen Tata Nederland: ‘Naast IJmuiden zitten de belangrijke Noordwest-Europese staalclusters bij ThyssenKrupp in Duisburg, bij ArcelorMittal in Gent en bij de fabrieken van Tata en British Steel in het VK.’
Daarnaast is betrokkenheid nodig van de chemiesector, vooral van spelers die ervaring hebben met het maken van vloeibare (brand)stoffen uit gassen (Fischer-Tropsch). Dat zijn onder meer partijen als Shell en het Amerikaanse Dow Chemical.
De kansen van een sectoroverschrijdende aanpak zullen sterk afhangen van vertrouwen aan twee kanten: een staalfabriek met een sterke marktpositie die geloofwaardig kan optreden als langetermijnleverancier van koolstofmonoxide, en een chemiebedrijf dat in Europa structurele vraag ziet naar circulaire kunststoffen en niet-fossiele motorbrandstoffen.
De Nederlandse overheid hakt naar verwachting begin 2027 de knoop door over de beoogde staatssteun voor het huidige Groen Staalplan voor Tata Steel. Dat is mede gebaseerd op vervanging van de hoogovens door een installatie voor directe ijzerreductie (DRI) op basis van aardgas.
‘We willen uitdrukkelijk niet interveniëren in dat proces’, zegt Jongsma over de positie van ISPT. ‘Interessant is wel dat je voor het reductieproces van ijzererts in een DRI-fabriek niet alleen waterstof of aardgas kunt gebruiken, maar ook koolstofmonoxide. Het een hoeft het ander dus niet helemaal uit te sluiten.’
