Intelligente Stahllösungen für eine nachhaltige Zukunft

Am Stand von ArcelorMittal Projects auf der InfraTech 2025 wird sich alles um intelligente Stahllösungen drehen. Der Hersteller von Stahlrohren und Spundwänden wird der Öffentlichkeit die notwendigen Innovationen vorstellen und zeigen, wie sie zur Verringerung der Umweltbelastung beitragen. Ein Interview mit dem technischen Vertriebsingenieur Roel Bijlard darüber, wie ArcelorMittal die Welt des Stahls intelligenter und kohlenstofffreier macht.

Die ArcelorMittal-Gruppe ist dem Pariser Klimaabkommen verpflichtet. "Die Stahlproduktion muss bis 2050 vollständig kohlenstofffrei sein, mit einem Zwischenziel von 35% Reduktion in Europa bis 2030", sagt Roel. Zu diesem Zweck wird eine ganze Reihe von Maßnahmen ergriffen. "Es gibt traditionell zwei Möglichkeiten, Stahl zu erzeugen: aus Erz in einem Hochofen oder mit Schrott in einem Elektrolichtbogenofen. Die letztere Methode ist umweltfreundlicher und verursacht auch weniger CO2-Emissionen. Es ist jedoch nicht genügend Schrott verfügbar, um die Produktion von Eisenerz vollständig zu ersetzen und die gesamte Stahlnachfrage zu decken. Aus diesem Grund sind wir dabei, die Produktion in unseren europäischen Werken vom Hochofenverfahren auf ein mit Erdgas betriebenes DRI-Verfahren umzustellen. Dies ist ein wesentlicher Zwischenschritt auf dem Weg zu einem vollständig kohlenstofffreien DRI-Produktionsprozess auf der Basis von grünem Wasserstoff, der die Kohle bei der Reduktion von Eisenerz zu Roheisen ersetzt."

ArcelorMittal Stahlspundwände werden bereits aus Schrott hergestellt. Hierfür ist auch die EcoSheetPile™ Plus-Variante für die geringsten Umweltauswirkungen neuer Spundbohlen erhältlich. Durch die Herstellung aus ca. 100% Schrott in einem Elektrolichtbogenofen mit Ökostrom wird eine sehr geringe Umweltbelastung erreicht, die 359 kg CO2eq. pro Tonne und einen damit verbundenen EQI-Wert von 44 € pro Tonne Spundbohlen für die Produktionsphase umfasst. Diese Werte sind in der verfügbaren EPD EcoSheetPile™ Plus aufgeführt. Diese Werte sind ein enormer Gewinn im Vergleich zu Spundwänden, die aus Eisenerz in einem Hochofen hergestellt werden, der (laut der Nationalen Umweltdatenbank - NMD) Emissionen von 2.120 kg CO2eq./Tonne und einen damit verbundenen MKI-Wert von 275 € pro Tonne für die Produktionsphase aufweist. 

Reduzieren, Wiederverwenden, Recyceln - Der Kreis schließt sich

Die Optimierung des Produktionsprozesses ist nur einer der vielen Schritte, die ArcelorMittal auf dem Weg zu einer kohlenstofffreien Produktion unternimmt. Seit vielen Jahrzehnten arbeitet das Unternehmen erfolgreich an der Optimierung seiner Stahlprodukte. "Unter anderem aufgrund der verbesserten Stahlqualität können wir viel wirtschaftlicher konstruieren. Mit anderen Worten, es wird weniger Stahl für ein Profil benötigt, um die gleiche Funktion zu erfüllen", erklärt Roel. "In dreißig Jahren hat sich das Gewicht der benötigten Profile um mehr als 30% verringert. Wir bemühen uns auch immer mehr um die Wiederverwendung von Stahlelementen, einschließlich Spundwänden. Sie werden oft für temporäre Anwendungen verwendet. Wenn sie am Ende eines Projekts aus dem Boden gezogen werden, können sie oft in einem Folgeprojekt wiederverwendet werden. Die damit verbundenen Umweltvorteile sind beträchtlich. Irgendwann erreichen aber auch die wiederverwendeten das Ende ihrer Lebensdauer. Dann kommen sie in unseren Elektrolichtbogenofen und der Kreislauf schließt sich wieder: von der Spundwand zum Schrott zur Spundwand. Einen größeren Kreislauf können wir nicht schaffen.

SmartSheetPile

Um das Verhalten und die (Rest-)Lebensdauer einer Spundwandkonstruktion bestmöglich zu bestimmen, hat ArcelorMittal den SmartSheetPile entwickelt. "Es handelt sich um ein Konzept, bei dem Sensoren zur Erfassung aller möglichen Parameter eingesetzt werden, um mehr Informationen aus der Spundwand während des Einbaus und während ihrer Lebensdauer zu gewinnen", erklärt Roel. "Während des Einbaus können wir mit Hilfe von Sensoren überprüfen, dass keine Schlitzöffnungen entstanden sind. Während der Lebensdauer kann man an die Überwachung tatsächlicher Verformungen mit Neigungssensoren, Dehnungssensoren zur Überwachung von Lasten oder Sensoren zur Aufzeichnung von Vibrationen denken, mit denen die Wirkung einer unbeabsichtigten Belastung gemessen werden kann. Wir liefern auch Sensoren, die den Korrosionsgrad registrieren. So können Sie rechtzeitig geeignete Maßnahmen ergreifen, wenn das Bauwerk mehr Korrosion erfährt als erwartet. Andererseits kann die Lebensdauer einer Konstruktion verlängert werden, wenn sich der Korrosionsprozess als günstiger erweist. Das SmartSheetPile-Konzept ist also vielseitig und entwickelt sich ständig weiter. Die Daten werden in Echtzeit überwacht und an ein Online-Dashboard gesendet, in das wir alle Arten von automatischen Warnmeldungen für unerwünschte Situationen einbauen können." In den vergangenen zwei Jahren wurden erfolgreiche Rammversuche durchgeführt, um die Robustheit der Sensoren während des Einbaus zu testen. Das erste Pilotprojekt wurde auch in Luxemburg durchgeführt, wo 125 Sensoren in einer neuen Kaimauer für den Hafen von Mertert installiert wurden. 

Laut Roel besteht das Ziel des SmartSheetPile-Konzepts darin, das Verhalten und die Leistung von Stahl noch besser zu verstehen. "Es kann zur Entwicklung neuer Modelle und neuer Berechnungsmethoden, zur Verlängerung der Lebensdauer und letztlich zur Optimierung der Stahlverwendung führen. Mit der SmartSheetPile machen wir deutlich, inwieweit die Berechnungsmethoden dem entsprechen, was tatsächlich passiert. Außerdem kann die Wartung besser und präventiv geplant werden, was zu weniger Ausfallzeiten führt." Auf der InfraTech können Besucher am Stand 1.302 von ArcelorMittal Projects das SmartSheetPile-Konzept anhand eines Demonstrationsmodells der intelligenten Spundwand selbst erleben.