捕获或减少碳以使钢铁更环保？

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英国《金融时报》编辑鲁拉·哈拉夫 (Roula Khalaf) 在这本每周通讯中选择了她最喜欢的故事。

铁矿石+煤=铁+二氧化碳。 这种化学反应早在元素周期表发明之前就已为人所知，是炼钢过程的关键部分，并帮助建立了现代世界。但每吨铁会产生超过两吨二氧化碳，这使得钢铁行业在应对气候变化方面显得异常重要：它占全球每年温室气体排放量的十分之一。

更环保的方法正在发挥作用，例如回收钢铁和在天然气驱动的熔炉中生产铁，天然气是一种比煤炭更清洁的化石燃料。综合起来，它们提供了减少高达 70% 碳排放的方法。这些方法占全球钢铁产量的近三分之一，其余来自燃煤熔炉。

绿色炼钢方法的局限性

但它们也有局限性。回收仅限于现有钢铁足以用作废钢的地区，这对欧洲的帮助大于亚洲。天然气工艺需要更高品质的铁矿石作为输入，增加了复杂性和成本。

另一种方法是使用碳捕获、利用和储存（CCUS）技术来隔离排放，而不是将其释放到大气中，这需要对燃煤电厂进行改造。它可以减少多达 90% 的排放。

但在那些不实行惩罚排放政策或不补贴洗涤技术安装的国家，在现有燃煤高炉中安装 CCUS 是一项成本高昂的改造。此外，虽然该技术可能会减少二氧化碳的产生量，但高炉将继续产生其他形式的污染，例如烟灰和黑碳，并带来相关的健康风险。

其他减排方法

有两种方法可以在不给煤炭提供生命线的情况下减少排放。 Stegra 以前称为 H2 Green Steel，采用传统的炼钢工艺，但使用绿色氢代替天然气作为燃料。该公司正在北极圈以南的瑞典博登开发世界上第一家商业绿色钢铁厂。

该公司将未来产量的一半预售给汽车制造商梅赛德斯-奔驰和保时捷等公司，并计划于 2026 年开始运营，每年生产约 250 万吨钢材，到 2030 年将增至 500 万吨。其他生产商也紧随其后，计划年产 4000 万吨每年绿色钢铁产量。

但目前仅生产了有限数量的绿色氢——利用可再生能源通过电解分解水而制成。因此，Stegra 正在使用当地廉价的可再生能源来制造燃料。这种钢材比煤基钢材更贵，但质量也更高，欧洲汽车制造商似乎愿意为此支付溢价。该技术可以减少约 90% 的碳排放。

尽管 Stegra 采用了传统炼钢的一种变体，但其他人正在尝试使用铁矿石电解的更具创意的技术。这种方法通过使用酸（一种称为电解沉积的过程）或电流（称为熔融氧化物电解）来提取铁。

位于美国科罗拉多州的 Electra 正在测试第二种方法。该公司正致力于在比传统工艺更温和的温度下净化铁矿石，这将允许更多的间歇性铁生产，并可以直接使用可再生能源，从而降低成本。事实上，这个过程可以逆转，当铁转化回铁矿石时，就像固态电池一样释放电力。

与传统煤炭方法相比，铁矿石电解可减少高达 97% 的碳排放。该工艺还可能扩大可加工成铁的材料范围——使用以前被认为是废物的材料：“搁浅”的矿石太脏而无法在高炉中使用。

但经济学仍然是投机性的。 Electra 表示，它的铁产量约为每吨 215 美元，这不包括原材料的价格（搁浅的矿石甚至可能免费提供）和将其转化为钢铁的成本。相比之下，在燃煤高炉中生产粗钢的平均成本约为每吨 400 美元，而使用绿色氢气则高达 800 美元。

Electra 的目标是在本十年末建立商业化生产，初期产量约为每年 30 万吨。

结论

绿色钢铁生产意味着应对气候变化和脱碳等更广泛的问题。公司可以在传统流程中添加新的技术层，也可以探索具有扩大规模潜力的新兴技术，但需要付出一定的成本。

另一种选择是研究和开发有风险的早期方法。找出正确的组合是关键，需要行业、金融家和政府找到适当的平衡点。