科技日報記者?劉霞

鋼和鐵的生產是碳含量最高的兩個行業，鋼鐵制造業產生的溫室氣體約占全球排放總量的8%，鋼鐵生產脫碳至關重要。國際能源署（IEA）的數據顯示，到2050年，鋼鐵行業的排放量必須減少50%，然后持續下降，才能實現全球氣候目標。

德國杜伊斯堡一座生產鋼鐵的高爐。
圖片來源：《新科學家》網站

但如何才能實現這一目標呢？綠色鋼鐵或是答案。

據英國《新科學家》雜志網站報道，瑞典H2綠鋼公司將于2025年底開始商業化生產綠色鋼鐵。而該公司只是眾多對大規模生產綠色鋼鐵感興趣的公司之一。

盡管綠色鋼鐵的大規模生產有望“夢想照進現實”，但要在沒有化石燃料的情況下生產這么多鋼鐵，需要巨量可再生能源，這是一個極大的挑戰。

“綠氫”助力綠鋼

從本質上講，綠色鋼鐵是在不使用化石燃料的情況下制造的鋼鐵。

鋼鐵行業難以脫碳的原因在于，化石燃料不僅為這一過程提供動力，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而，產生鐵和二氧化碳。

世界經濟論壇網站去年6月22日曾報道，有幾家全球鋼鐵制造巨頭正計劃增加電爐以減少其碳足跡。但非政府組織“全球能源監測”的一份報告稱，從傳統高爐到電弧爐的轉變正“停滯不前”，而且進度大大落后于脫碳目標。目前僅31%的煉鋼產能使用電爐，且只有28%的在建產能將使用該技術。報告指出，鋼鐵產業需要停止對煤基高爐設備的投資，加快向電弧爐煉鋼的轉變。

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

“綠氫”被寄予厚望。利用太陽能、風能等可再生能源發電，再用這些電來電解水生成的氫就是“綠氫”。整個過程不產生二氧化碳，因此被視為實現碳中和的最佳方式。而使用化石燃料和碳捕獲、利用和儲存技術生產氫氣，也可是低碳的，則被稱為“藍氫”。

大規模生產或將到來

瑞典正成為綠色鋼鐵的先鋒，目標是在2035年前，綠色鋼鐵技術在全國鋼鐵行業應用相對成熟，逐步實現碳零排放。

據《新科學家》雜志網站報道，H2綠鋼公司將于2025年底開始商業化生產綠色鋼鐵。該公司計劃使用電解槽，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，生產每噸鋼鐵排放出的二氧化碳將低于0.2噸。他們的目標是建造一個700兆瓦的歐洲最大電解槽。今年6月，該公司已獲準在瑞典北部的博登建造計劃中的工廠。

不過，有志于綠色鋼鐵生產的并非獨此一家。瑞典技術攻關項目“突破性氫能煉鐵技術”由3家行業巨頭——瑞典鋼鐵公司（SSAB）、歐洲最大鐵礦石生產商LKAB公司和瑞典大瀑布電力公司合資創建的HYBRIT公司專門負責落實。在其新工藝中，用氫代替了煤炭，而這些氫氣是由當地百分之百可再生能源電力所生產的，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企業。去年，他們向客戶供應了500噸綠鋼，其目標是在2026年能夠進行商業化生產。SSAB技術總監馬丁·裴表示，預計到2030年，該公司的生產經營將全部脫碳。

世界經濟論壇的“先行者聯盟”是一個致力于鋼鐵等工業部門去碳化的全球倡議組織。該聯盟中有55家公司和9個國家承諾，從使用近零或零碳解決方案的供應商那里購買一定比例的工業材料和運輸服務。

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規模生產，但前途并非一馬平川。

首先，H2綠鋼的年產量為500萬噸，僅是全球近20億噸鋼鐵年產量的一小部分。

此外，三菱重工集團一位技術官員指出，綠色鋼鐵大規模生產的真正障礙之一是低碳氫氣的可用性，擴大這項技術的規模將需要大量綠色或藍色氫氣。

去年的一份報告顯示，要在沒有化石燃料的情況下生產這20億噸鋼鐵，需要約2000吉瓦的可再生能源，相當于目前全球可再生能源產能的2/3。這將是一個巨大的挑戰。