Essentiell hierfür ist es einen Weg zur umweltfreundlichen Herstellung von Mangan zu finden, denn Mangan ist für die Stahl-, Aluminium-, Batterie- und Automobilindustrie unerlässlich. Die Europäische Union fördert nun ein Forschungsprojekt mit sieben Millionen Euro mit dem Ziel, ein integriertes nachhaltiges Verfahren zur Herstellung von Mangan (Mn) und Mn-Legierungen aus Mn-Erzen und Mn-haltigen Abfällen zu entwickeln. Das Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) ist einer von 17 Projektpartnern.
Forschungsergebnisse werden im industriellen Maßstab getestet
Im Jahr 2020 wurden in Europa etwa 1,4 Millionen Tonnen Mangan-Ferrolegierungen hergestellt. Sie bestehen zu etwa 70 Prozent aus importierten Erzen und ihre Herstellung verursacht etwa 2,5 Prozent der gesamten CO2-Emissionen der Metallindustrie in der EU. Darüber hinaus importierte Europa im Jahr 2020 etwa 111.000 Tonnen elektrolytisches Mangan und 38.000 Tonnen elektrolytisches Mangandioxid.
Das jetzt gestartete EU-weite Projekt „Sustainable Hydrogen and Aluminothermic Reduction Process for Manganese, its alloys and Critical Raw Materials Production“ (HalMan) zielt darauf ab, Importe durch die Verwertung vorhandener Industrieabfälle zu reduzieren, den CO2-Fußabdruck der Manganproduktion zu verringern und die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Metallindustrie zu erhalten. Das Projekt wird von der Norwegian University of Science and Technology koordiniert, und vereint die Expertise der einzelnen Projektpartner aus Forschung und Industrie.
„Hier am MPIE beschäftigen wir uns mit der Reduktion von Manganerzen und manganhaltigen Abfälle mit Hilfe von Wasserstoff und sekundären Aluminiumquellen, um dadurch CO2-Emissionen zu vermeiden. Wir werden die Kinetik des Vorreduktionsprozesses durch Wasserstoff analysieren, die Rolle der Mikrostruktur und der lokalen Chemie im Reduktionsprozess besser verstehen und die grundlegenden Mechanismen offenlegen, die die Effizienz der Reduktion bisher begrenzen. Wir freuen uns, eng mit anderen EU-Partnern zusammenzuarbeiten und innovative Technologien zu entwickeln, die die Metallindustrie nachhaltiger machen“, sagt Dr. Yan Ma, Gruppenleiter am MPIE und einer der Projektpartner.
Nachdem die ideale Prozessroute festgelegt wurde, zielt das MPIE-Team auch darauf ab, zwei Hoch- und Mittelmanganstähle unter Verwendung des im Reduktionsprozess erzeugten Mangans herzustellen und ihre mechanischen Eigenschaften mit handelsüblichen Stählen zu vergleichen. Stähle mit hohem Mn-Gehalt sind vor allem für die Anwendung in niedrigen Temperaturbereichen, wie bei der Speicherung und dem Transport von Erdgas und Wasserstoff, interessant. Stähle mit mittlerem Mn-Gehalt sind entscheidend für den Leichtbau, beispielsweise in der Automobilindustrie. Die entwickelte Prozessroute wird in einer industriell relevanten, betrieblichen Umgebung getestet, um sicherzustellen, dass die Prozessroute problemlos in der Industrie angewandt werden kann.
