Werkstoffliche Grundlagenuntersuchungen für den Einsatz von regenerativem Wasserstoff bei der Herstellung von Sekundäraluminium (H2-Alu)

Aluminium ist mit seinen zahllosen Einsatzgebieten das neben Eisen und Stahl industriell wichtigste Metall. Es wird zum Beispiel vielfach in Fahrzeugen oder für Verpackungen eingesetzt, ist aber auch ein wichtiges Material für Anwendungen im Gebäudebereich oder im Maschinenbau. Das übergeordnete Ziel des Projekts H2-Alu bestand in der Senkung der CO₂-Emissionen während der Herstellung und Verarbeitung von Sekundäraluminium, bei denen Aluminiumschrotte wieder eingeschmolzen und zu Aluminiumprodukten verarbeitet werden. Dieses Ziel sollte durch den kombinierten Einsatz von grünem Wasserstoff als Ersatz für Erdgas und der Sauerstoff-Anreicherung in der Verbrennungsluft eines Schmelzofens erreicht werden. Bislang sind Aluminium-Schmelzöfen auf den Einsatz fossiler Brennstoffe angewiesen, um die erforderliche Prozesswärme aufzubringen. Das Einschmelzen mit Hilfe von Strom ist mit hohen Kosten verbunden und weist zudem hohe Qualitätsanforderungen an die einsetzbaren Schrotte auf. Diese können von einem Großteil des verfügbaren Sekundärmaterials nicht erfüllt werden.

Die grundlegend bekannte Wechselwirkung von Wasserstoff und Aluminium kann nachteilige Auswirkungen auf die Qualität der zu fertigenden Gussteile haben. Deshalb untersuchte das Projekt H2-Alu, ob die geplante Wasserstoff-Zumischung im Brenngas zu einer Beeinträchtigung der Schmelze- und Gussteilqualität führt. Die zentralen Fragen umfassten neben der Analyse der auftretenden Auswirkungen auf die Produktqualität auch die Entwicklung von Kompensationsmaßnahmen zur Erhaltung der derzeit erzielbaren Aluminiumqualitäten. Dazu wurden werkstoffwissenschaftliche Grundlagenuntersuchungen entlang einer realen Herstellungskette für Sekundär-Aluminiumprodukte anhand umfassender Laboruntersuchungen (Metallographie, Computertomographie, Härtemessung, Zugversuch, Schmelzgasextraktion, etc.) durchgeführt. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass eine Beeinflussung der Aluminiumqualität durch den Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff von der jeweiligen, eingesetzten Legierung abhängig ist. In den im Rahmen des Projektes untersuchten Aluminiumproben konnte keine Beeinflussung der Qualität festgestellt werden. Die Ergebnisse des Projektes sind im vollständigen Abschlussbericht zusammengefasst.

Das BMBF förderte H2-Alu innerhalb der Fördermaßnahme KlimPro-Industrie mit rund 659.000 Euro.

Projektleitung

Dr. Anne Giese
Gas- und Wärme-Institut Essen e. V.
Hafenstr. 101
45356 Essen

Tel.: 0201 3618-257
E-Mail: anne.giese@gwi-essen.de