RMI突破性技术主管托马斯•科赫•布兰克(Thomas Koch Blank)表示,绿色钢铁行业正处于S曲线的起点。生产近20亿吨钢材每年,和一半是处女的原药生产钢材大约负责占全球碳排放总量的7%到9%.因此,很容易理解为什么会有大量投资投入到可持续钢铁技术的开发中。
根据布兰克的说法,与流入的资源数量相比,绿色钢铁的产量增长缓慢,也就是S的底部。
尽管如此,近期发展仍然存在。比尔盖茨支持的起动,波士顿金属,努力创造一个免费的钢铁工艺,提出5000万美元在一月份的资助中。在瑞典,39.99亿美元将帮助建立一个新的商业氢钢铁厂。瑞典矿工LKAB正在投资460亿美元到2045年实现碳净零排放。但布兰克表示,要让全球的传统钢铁制造商完全脱碳,还有很长的路要走。
“当中国钢铁行业开始行动时,你就会走出我心目中的边缘,”他说。“他们还没有进行任何具体或真正的投资。”
谁迈向更绿钢铁经济?以下是三家公司和方法,希望能让我们成为S曲线的拐点。
1.科比增加高炉效率
日本神户制钢所(Kobe steel)最近开发了一种用较少焦炭的天然气高炉炼钢的新技术。焦炭是钢铁生产中使用的一种高含碳量的原材料。神户电力公司表示,通过向高炉中精确比例地添加热成型铁(除去氧气的铁矿石)作为燃料来源,该公司已经完善了一种方法,以保持二氧化碳减排过程的效率,并减少焦炭作为燃料。
“这是一个优化进入高炉的物质的分布,”科比钢铁执行官Masahiro Motoyuki表示。
据神户介绍,这一过程减少了与生产相关的二氧化碳排放约20%。虽然这不是解决钢铁行业碳排放困境的最终方案,但神户制钢所将其定位为一种过渡性技术,在其发展出更剧烈变化的同时,帮助减少排放。但布兰克认为,如果钢铁行业想要在2050年前实现净零排放,那么这种投资可能在几年内就会过时。
“如果您需要逐步到30年超过零排放,将排放量减少20%的30%的20%,所以为您提供六年,”他说。"That technology is only relevant for six years. They need more effective technologies installed very soon; otherwise, they’re not on track. But they’re actually reducing their carbon footprint, which is to their credit a lot more than most of the steel industry."
似乎科比知道它有一个时间线问题,并且正在与高效高炉平行的其他生产技术投资诸如氢气。它的美国子公司Midrex Technologies正在研究天然气高炉,只有足够的氢气可用于商业钢铁,也可以使用氢气进行完全无碳的工艺。
2.EIT InnoEnergy的氢钢工厂
据一些专家表示,氢气提供了完全无氧化二氧化碳工艺的可能性。在传统的高炉中,煤用于剥离铁矿石中的氧气,产生钢和二氧化碳。根据燃料电池和氢能量结合,通过使用氢代替煤进行该过程,副产品是水(H2O)而不是二氧化碳。
基于荷兰的EIT InnoEnergy与欧盟资助的可持续创新加速器之间的伙伴关系,投资者Vargas Holdings和斯堪里亚是一辆瑞典卡车制造商,正在努力将这个梦想带到商业现实。这些合作伙伴正在开发一种叫做的全级商业氢钢铁厂H2绿钢。据合作伙伴称,该工厂将在2024年将500万公吨绿钢制成,使其成为世界上最大的绿钢厂。
EIT InnoEnergy的比荷卢能源首席执行官雅各布•瑞特(Jacob Ruiter)表示,在合资企业开始建设该厂之前,就已经有了一个联合伙伴关系和一个钢铁买家,这让该公司得以避开此前阻碍氢钢厂发展的障碍。
他表示:“为了让这一机制发挥作用,(钢铁制造商)必须改变心态。”“从价值链的角度考虑问题。所以这不是关于氢或钢的价格。这是最终产品的价格,就像汽车一样。最终产品的价格会上涨吗?终端客户愿意支付多少钱?”
InnoEnergy表示,它发现使用可持续生产的钢铁只会让一辆汽车的价格上涨约36美元,对消费者来说微不足道。它鼓励这些利益相关者联合起来,创造出一种也负担得起的绿色钢材,而不是汽车公司等钢材买家寻求最低的钢材价格,以及钢铁制造商为了赢得市场而竞相将钢材价格降至尽可能低的水平。
我们需要三次目前安装的太阳能和风能来源,为绿色能源钢铁行业提供动力。
根据布兰克的说法,氢钢生产的最大障碍是需要大量的可再生能源来保持过程的无碳。
他说:“如果你想让目前的初级钢铁生产通电,你将需要太瓦的电解槽,这是一个很大的数目。”
基本上,瑞典计划建设的三家绿色钢铁厂需要现有电力供应的50%。根据布兰克的说法,在全球范围内,我们将需要接近1万亿瓦的由3万亿瓦可再生能源供电的电解槽。三泰瓦相当于目前安装的太阳能和风能总量的三倍。
布兰克还指出,受未来30年世界人口增长的刺激,预计电力需求将出现爆炸式增长,这是另一个需要克服的挑战。
H2绿色钢铁工厂将建在瑞典的Norrbotten地区,那里有大量可靠的水力和风力发电。布兰克说,如果氢化钢生产要从瑞典扩展到中国和美国等其他大型钢铁制造国家,就需要在可再生能源领域进行大量投资。
3.波士顿金属的钢化氧化物电解
一种新技术最初在麻省理工学院,熔化氧化物电解,旨在使用电力将氧与铁矿石分离,并使用o2作为副产物而不是二氧化碳。波士顿金属是任务,使这项技术为钢铁行业的商业水平带来。
在未来的两到三年里,该公司希望在实验室取得成功,并将其推向市场。该公司将重点放在欧洲、加拿大和澳大利亚等容易获得可再生能源的地区,因为像氢钢一样,电解过程需要获得大量清洁能源,以保持整个过程的无碳排放。
波士顿金属业务发展副总裁Adam Rauwerdink认为电解具有一个值得注意的优势在氢气中 - 这是一种直接去除铁矿石的较少步骤。
“如果你打算为钢铁生产做氢,你最终会集中在[使用]绿色氢气中,”他说。"Which is using electricity to do electrolysis of water to produce hydrogen. So there’s electrolysis involved. You’re just adding extra steps because then you’re taking that hydrogen, using that to make a sponge iron and then remelting that to a similar product that we’re producing. We think we are simplifying the process."
每个公司和技术都在为每年为建筑物,工厂,汽车,飞机和其他基础设施项目生产的10亿吨的维珍钢。根据空白,没有一个解决方案统治它们。它需要许多创新和途径来脱碳这种极其碳重工。
布兰克说:“我认为所有这些公司在市场上都有立足之地。”“整个行业转型需要10亿吨。你只需要大量技术和新资产。”
更正:本文的先前版本指出,将需要50%的全球权力来为绿钢部门供电。这已纠正瑞典目前计划的绿钢设施所需的50%的权力。