Hauptthema waren die einseitigen Belastungen aus dem nur in der EU geltenden Handel mit Emissionszertifikaten für Kohlendioxid, die die internationale Wettbewerbsfähigkeit der gesamten Metallurgiebranche massiv bedrohen.

Gerade der innovative QSL-Reaktor der Berzelius Stolberg GmbH, einer der größten und modernsten Bleihütten weltweit, lenkt in hervorragender Weise den Blick auf die aktuellen Probleme der Branche, die ihre Hausaufgaben im Sinne des Klimaschutzes in den letzten Jahren gemacht hat und bei weiteren Reduktionen mittlerweile an physikalische Grenzen stoßen würde. Das in Stolberg eingesetzte QSL- Verfahren (benannt nach den Erfindern Queneau, Schumann und Lurgi) ermöglicht eine hocheffiziente Gewinnung von Blei aus Bleikonzentraten und sekundären Rohstoffen in einem einzigen geschlossenen Aggregat. Mit dem ebenso umweltbewussten wie effizienten Verfahren produziert die BBH jährlich 150.000 t Blei und Bleilegierungen sowie 100.000 t Schwefelsäure.

Sulfidschwefel als Energieträger

Kernstück ist der 33 Meter lange QSL-Reaktor mit einem Durchmesser von 3,5 Metern, bestehen aus einer Oxidations- und einer Reduktionszone. Im Oxidationsteil wird, so die Erläuterung von Wie Berzelius Geschaftsführer Dr. Urban Meurer, ein Gemisch aus schwefelhaltigen Bleikonzentraten, Sekundärmaterialien sowie verschiedenen Zusätzen unter Einsatz von reinem Sauerstoff bei einer Temperatur von 1.200 °C zu Werkblei umgesetzt. Bei diesem Prozess dienen der eingeblasene Sauerstoff sowie der in den Erzkonzentraten enthaltene Sulfidschwefel als Energieträger. Der QSL-Prozess kommt daher gegenüber herkömmlichen Sinter- und Röstverfahren nahezu ohne zusätzliche fossile Brennstoffe aus. Der geschlossene QSL-Reaktor ermöglicht zudem einen kontrollierten Abzug der Abgase.

Hocheffizienter Energieeinsatz

Dies ist nicht nur umweltschonend, sondern bietet zugleich die Möglichkeit der effektiven Nutzung der Prozessabwärme. Dafür wird das schwefelreiche Abgas zunächst auf etwa 400 °C abgekühlt wird. Der aus der Abwärme erzeugte Dampf wird in einer Turbine entspannt, die einen Generator zur Elektrizitätserzeugung antreibt und zur Dampferzeugung und anschließenden Stromproduktion genutzt. Damit werden ca. 55 % des Energiebedarfs der BBH bereitgestellt. Hierdurch sinkt der Primärenergieverbrauch auf ca. 5 GJ/t Werkblei. Das abgekühlte Prozessabgas wird mittels hochmoderner Filteranlagen mehrstufig gereinigt, bevor das darin enthaltene Schwefeldioxid in der Schwefelsäureanlage in besonders reine Schwefelsäure umgewandelt wird. Die Nutzung des Sulfidschwefels trägt zur Verminderung des Energiebedarfs des Prozesses von über 4.000 kWh auf rund 1.250 kWh/t Werkblei bei. Die jährliche CO2-Einsparung liegt bei 72.000 t.

Bleifreie Schlacke für den Straßenbau

An den QSL-Prozess schließt sich die werkseigene Raffination an. Dazu wird das im Reaktor erschmolzene Werkblei in einem bis zu neunstufigen Prozess in 24 Kesseln von Verunreinigungen befreit und durch Zugabe verschiedener Metalle zu Bleilegierungen weiterverarbeitet. Diese „Verunreinigungen“ sind übrigens alles andere als Abfall: Berzelius Stolberg gewinnt aus ihnen jedes Jahr 8.000 Tonnen Kupferstein und 300 Tonnen Silber. Das QSL-Verfahren ist aber nicht nur besonders energie-, sondern auch ressourceneffizient. Die bei der Umwandlung von Bleikonzentrat durch Gesteinsrückstände entstehende Schlacke wird dem Reduktionsteil des QSL-Reaktors zugeführt und vom restlichen Blei befreit. Das verbleibende glasartige Granulat kann als Zusatzstoff in Straßenbelägen verwendet werden.

Blei sichert Mobilität

Der Geschäftsführer der Berzelius Metall, Dr. Reinhard Püllenberg, unterstrich die Bedeutung und Nachhaltigkeit des Werkstoffs Blei am Beispiel der Batterieindustrie. Blei werde zur Produktion neuer Akkus benötigt, die nach Ablauf ihres Lebenszyklus´ wiederum in den Recyclingprozess gelangen. „Berzelius ist der einzige Akteur, der ausgediente Batterien komplett, also auch den enthaltenen Kunststoff und die Schwefelsäure, recycelt und alle verwendeten Materialien im Produktionskreislauf hält. “, erklärte Dr. Püllenberg. Mehr als 70 Prozent der Stolberger Bleiproduktion gehen in die Produktion von Akkumulatoren für Starterbatterien und Notstromversorgungen. Blei ist wegen seiner chemischen Reaktionsfreudigkeit unverändert der wichtigste Stromspeicher, was auch bedeutet: Die aktuell diskutierten Konzepte von Elektromobilität und Hybridmotor sind derzeit ohne Bleiakkus undenkbar.

Kupfer als leuchtendes Beispiel

Doch nicht nur Blei stand im Fokus der Veranstaltung, immerhin ist Stolberg die Stadt der Kupfermeister. Und so berichtete Dr. Holger M. Artelt, Sprecher der Geschäftsführung Aurubis Stolberg GmbH & Co., wie Stolberger Kupfer auch heute den Fortschritt prägt, z.B. in Form von Trägerband (Leadframe) und Kühlplatte (Heat Sink) in der modernen Elektronik. Altuelle Herausforderung ist die Beleuchtung. Artelt erläuterte: „In Gänze belastet die öffentliche Beleuchtung in Deutschland das Klima jährlich mit etwa 2,5 Mio. t Kohlendioxid. Bis 2015 lassen sich durch den turnusmäßigen Austausch nach Berechnungen des Forschungsinstituts Prognos AG in Basel bereits 380.000 t einsparen.“ Lampen mit moderner LED-Technik verbrauchen bis zu 65 % weniger Energie und setzen dabei im Wortsinn auf Kupfer. Denn auch bei Leuchtdioden entsteht, vor allem am Fuß des Bauteils, Wärme. Wenn 40 bis 60 Dioden zu einem Lampenkopf zusammengesetzt werden, stellt die Ableitung dieser Wärme ein echtes Problem dar. Die Lösung sind Kupferbänder, die neben Keramikplatten den Hauptbestandteil von DCB Substraten (Direct Copper Bonded) bilden. Diese DCBs werden verwendet als flexible Leiterplatten für Hochtemperaturanwendungen. Sie zeichnen sich aus durch hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Formstabilität, hohe Abzugsfestigkeit des Kupfers von der Keramik, hohe Isolationsfestigkeit, hohe Stromleitfähigkeit und geringe Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Erfolgsgeheimnis Feinkorn

DCBs bestehen aus zwei dünnen Kupferbändern zwischen denen sich eine keramische Isolierschicht befindet. Für die Isolationsschicht kann Aluminiumoxid (Tonerde), oder Alumimiumnitrit eingesetzt werden. Die speziell von Aurubis entwickelten Kupferbänder tragen dazu bei, dass viele Leuchtdioden auf kleiner Fläche montiert werden können, keine Kurzschlussgefahr besteht und das innovative Leuchtensystem 80.000 bis 100.000 Stunden, bei normalem Betrieb also bis zu 20 Jahre, wartungsfrei funktioniert. In der Weiterverarbeitung bei den Kunden von Aurubis werden im Bond-Prozess die beiden Kupferbänder bei knapp über 1000 °C mit dem keramischen Isolator verbunden. Kupfer ist aufgrund seiner ausgezeichneten thermischen und elektrischen Leitfähigkeit als Leitmaterial zum Betrieb der Leuchtdioden die beste Wahl. Durch speziell aufeinander abgestimmte Fertigungsverfahren werden besondere Eigenschaften des Kupfers eingestellt. Dazu gehören neben der hohen Reinheit des Kupfers und auch, dass nach der Wärmebeeinflussung durch den Bondprozess, das Kupfer eine gleichmäßige und feinkörnige Kornstruktur aufweisen soll. Aurubis beschäftigt sich seit 2002 mit der Optimierung hochreiner Kupferbänder für die DCB Herstellung und hat es jetzt geschafft, die besonderen Anforderungen insbesondere bezüglich der Feinkörnigkeit des Kupfers nach dem Bonden prozesssicher zu halten.

Überlebensfähige Rahmenbedingungen notwendig

Peter Willbrandt, Mitglied des Vorstandes der Aurubis AG und stellvertretender Vorsitzender der Klimaschutzinitiative Metalle pro Klima, gab vor diesem Hintergrund zu bedenken: „Mit Blick auf die Produkteigenschaften gilt der Grundsatz, dass Energieeffizienz ohne NE-Metalle technisch nicht möglich ist“. Klimaschutz werde in Deutschland nur dann ökonomisch erfolgreich sein, wenn die Marktchancen entlang der industriellen Wertschöpfungskette fair verteilt werden. Hochwertige Werkstoffe und Produkte sind nach Ansicht Willbrandts nur dann zukunftsfähig und nur dann noch Made in Germany, wenn die Grundstoffindustrie auf überlebensfähige Rahmenbedingungen in Deutschland und Europa trifft. Es komme nicht allein darauf an, wie viel Energie oder Rohstoffe die Herstellung eines Produktes verbraucht, sondern was dieses Produkt über seinen gesamten Wertschöpfungs- und Lebenszyklus für Klimaschutz und Ressourcenschonung leiste.

Sofortige Stromkostenkompensation

Beim Betriebsrundgang zeigten sich die Politiker in der Bleihütte beeindruckt und sicherten in der Diskussion den in der Region ansässigen Unternehmen der Kupfer- und Bleiindustrie zu, Maßnahmen zum Erhalt ihrer massiv bedrohten internationalen Wettbewerbsfähigkeit zu unterstützen. Es bestand Einigkeit, dass die Industrie auch in Zukunft bedeutende Beiträge zum Klimaschutz leisten werde. „Wir treten den Beweis an, dass Ökonomie und Ökologie keine Gegensätze darstellen“, unterstrich Martin Kneer, Hauptgeschäftsführer der WirtschaftsVereinigung Metalle (WVM), die Leistungen der Branche beim Schutz von Umwelt und Klima. Im Rahmen der Klimaschutzinitiative Metalle pro Klima macht die NE-Metallindustrie ihre Leistungen beim Klimaschutz öffentlich. Doch könne, so die Industrievertreter, der effektive Klimaschutz nur dann fortgesetzt werden, wenn der EU-Emissionshandel gekoppelt mit den hohen Stromkosten den Unternehmen nicht weiterhin die Luft zum Atmen nehme. Die sofortige Stromkostenkompensation sei keine konjunkturelle, sondern eine strukturelle Notwendigkeit zum Erhalt der Metallerzeugung in Deutschland. Kurz- und mittelfristig müsse es eine Lösung für die einseitigen Belastungen aus dem nur in der EU geltenden Handel mit Emissionszertifikaten für Kohlendioxid geben.

Metalle Pro Klima

Die Veranstaltung in Stolberg fand im Rahmen einer Reihe von Regionalkonferenzen der Unternehmensinitiative Metalle pro Klima statt, deren Anliegen Peter Willbrandt prägnant zusammenfasste: „Unser Ziel ist es, den in der öffentlichen und politischen Diskussion zu gering gewichteten wissens- und technologiebasierten Klimaschutz unserer Branche in den Mittelpunkt einer sachlichen und ideologiefreien Debatte zu stellen.“