科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞

鋼和鐵的生產(chǎn)是碳含量最高的兩個(gè)行業(yè)，鋼鐵制造業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體約占全球排放總量的8%，鋼鐵生產(chǎn)脫碳至關(guān)重要。國(guó)際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)顯示，到2050年，鋼鐵行業(yè)的排放量必須減少50%，然后持續(xù)下降，才能實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)。

德國(guó)杜伊斯堡一座生產(chǎn)鋼鐵的高爐。
圖片來(lái)源：《新科學(xué)家》網(wǎng)站

但如何才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)呢？綠色鋼鐵或是答案。

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站報(bào)道，瑞典H2綠鋼公司將于2025年底開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)綠色鋼鐵。而該公司只是眾多對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)綠色鋼鐵感興趣的公司之一。

盡管綠色鋼鐵的大規(guī)模生產(chǎn)有望“夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”，但要在沒(méi)有化石燃料的情況下生產(chǎn)這么多鋼鐵，需要巨量可再生能源，這是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

“綠氫”助力綠鋼

從本質(zhì)上講，綠色鋼鐵是在不使用化石燃料的情況下制造的鋼鐵。

鋼鐵行業(yè)難以脫碳的原因在于，化石燃料不僅為這一過(guò)程提供動(dòng)力，而且是其中的一部分。鐵礦石主要由氧化鐵組成，氧化鐵在熔爐中與碳反應(yīng)而，產(chǎn)生鐵和二氧化碳。

世界經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)站去年6月22日曾報(bào)道，有幾家全球鋼鐵制造巨頭正計(jì)劃增加電爐以減少其碳足跡。但非政府組織“全球能源監(jiān)測(cè)”的一份報(bào)告稱，從傳統(tǒng)高爐到電弧爐的轉(zhuǎn)變正“停滯不前”，而且進(jìn)度大大落后于脫碳目標(biāo)。目前僅31%的煉鋼產(chǎn)能使用電爐，且只有28%的在建產(chǎn)能將使用該技術(shù)。報(bào)告指出，鋼鐵產(chǎn)業(yè)需要停止對(duì)煤基高爐設(shè)備的投資，加快向電弧爐煉鋼的轉(zhuǎn)變。

最環(huán)保的替代方案是使用氫氣將鐵礦石還原為鐵，副產(chǎn)品只有水。一些工廠已利用來(lái)源于天然氣的氫氣和一氧化碳來(lái)還原鐵礦石，但利用天然氣每生產(chǎn)1噸鋼鐵，仍會(huì)產(chǎn)生約1.4噸二氧化碳。

“綠氫”被寄予厚望。利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電，再用這些電來(lái)電解水生成的氫就是“綠氫”。整個(gè)過(guò)程不產(chǎn)生二氧化碳，因此被視為實(shí)現(xiàn)碳中和的最佳方式。而使用化石燃料和碳捕獲、利用和儲(chǔ)存技術(shù)生產(chǎn)氫氣，也可是低碳的，則被稱為“藍(lán)氫”。

大規(guī)模生產(chǎn)或?qū)⒌絹?lái)

瑞典正成為綠色鋼鐵的先鋒，目標(biāo)是在2035年前，綠色鋼鐵技術(shù)在全國(guó)鋼鐵行業(yè)應(yīng)用相對(duì)成熟，逐步實(shí)現(xiàn)碳零排放。

據(jù)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站報(bào)道，H2綠鋼公司將于2025年底開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)綠色鋼鐵。該公司計(jì)劃使用電解槽，利用可再生或低碳電力將水分解為氫氣和氧氣。利用這一工藝，生產(chǎn)每噸鋼鐵排放出的二氧化碳將低于0.2噸。他們的目標(biāo)是建造一個(gè)700兆瓦的歐洲最大電解槽。今年6月，該公司已獲準(zhǔn)在瑞典北部的博登建造計(jì)劃中的工廠。

不過(guò)，有志于綠色鋼鐵生產(chǎn)的并非獨(dú)此一家。瑞典技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目“突破性氫能煉鐵技術(shù)”由3家行業(yè)巨頭——瑞典鋼鐵公司（SSAB）、歐洲最大鐵礦石生產(chǎn)商LKAB公司和瑞典大瀑布電力公司合資創(chuàng)建的HYBRIT公司專門負(fù)責(zé)落實(shí)。在其新工藝中，用氫代替了煤炭，而這些氫氣是由當(dāng)?shù)匕俜种倏稍偕茉措娏λa(chǎn)的，最終可以將二氧化碳排放量減少90%。

2021年，SSAB成為全球第一家脫碳鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)。去年，他們向客戶供應(yīng)了500噸綠鋼，其目標(biāo)是在2026年能夠進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。SSAB技術(shù)總監(jiān)馬丁·裴表示，預(yù)計(jì)到2030年，該公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)將全部脫碳。

世界經(jīng)濟(jì)論壇的“先行者聯(lián)盟”是一個(gè)致力于鋼鐵等工業(yè)部門去碳化的全球倡議組織。該聯(lián)盟中有55家公司和9個(gè)國(guó)家承諾，從使用近零或零碳解決方案的供應(yīng)商那里購(gòu)買一定比例的工業(yè)材料和運(yùn)輸服務(wù)。

可再生能源缺口巨大

人們或許很快就能看到綠色鋼鐵以商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，但前途并非一馬平川。

首先，H2綠鋼的年產(chǎn)量為500萬(wàn)噸，僅是全球近20億噸鋼鐵年產(chǎn)量的一小部分。

此外，三菱重工集團(tuán)一位技術(shù)官員指出，綠色鋼鐵大規(guī)模生產(chǎn)的真正障礙之一是低碳?xì)錃獾目捎眯?，擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的規(guī)模將需要大量綠色或藍(lán)色氫氣。

去年的一份報(bào)告顯示，要在沒(méi)有化石燃料的情況下生產(chǎn)這20億噸鋼鐵，需要約2000吉瓦的可再生能源，相當(dāng)于目前全球可再生能源產(chǎn)能的2/3。這將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。