Мировая сталелитейная промышленность, как и остальное общество, трансформируется, чтобы предоставлять продукты и услуги в будущем, в котором выбросы углекислого газа и других парниковых газов будут значительно сокращены. Терминология сокращения углеродного следа все еще развивается, и различные заинтересованные стороны используют самые разные выражения, которые зачастую являются синонимами, но могут означать совершенно разные вещи.
Чтобы как-то систематизировать и уточнить смысл технологических преобразований в металлургии, Всемирная ассоциация стали приняла решение ввести конкретные определения того, что имеется в виду под термином «зеленая сталь», безуглеродная или низкоуглеродная сталь.
Низкоуглеродистая сталь производится с использованием технологий и методов, которые приводят к значительно меньшим выбросам, чем при обычном производстве. В 2021 году большая часть стали будет производиться с использованием восстановителей на основе ископаемого топлива; однако многие производители стали внедрили или разрабатывают технологии, которые значительно сокращают выбросы от основного процесса выплавки стали.
Примеры производства низкоуглеродистой стали:
- Aço Verde do Brasil использует 100% древесный уголь для производства низкоуглеродистой продукции из чугуна и стали.
- ArcelorMittal строит крупномасштабный завод в Генте, Бельгия, для преобразования отходящих газов сталеплавильных заводов в этанол, который можно использовать в самых разных сферах, включая производство синтетического топлива. Аналогичный коммерческий объект начал работу в 2018 году на заводе Shougang Steel в Китае, производя 30 миллионов литров этанола для продажи в первый год работы.
- На предприятии Emirates Steel в Объединенных Арабских Эмиратах до 800 тыс. тонн CO2 в год улавливается из потока выбросов газа от завода по производству чугуна перед закачкой в нефтяное месторождение для постоянного хранения.
- Компания EVRAZ Rocky Mountain Steel в Колорадо переходит с угля на солнечную энергию. ЕВРАЗ станет крупнейшей в США солнечной электростанцией, обслуживающей одного заказчика.
- HBIS, ведущий производитель стали в Китае, строит демонстрационный проект по производству железа прямого восстановления водорода мощностью 1,2 миллиона тонн. В проекте будут использоваться «зеленые» и «голубые» водородные технологии для изучения пути к нулевым выбросам CO2 в процессе производства чугуна и стали.
- Микрозавод Nucor в Седалии, штат Миссури, является первым сталелитейным заводом в США, работающим на энергии ветра. Станция является партнерством сталелитейной компании и местного коммунального предприятия, которое будет снабжать электростанцию электроэнергией после заключения соглашения о закупке электроэнергии между компаниями.
- Tata Steel разрабатывает новые инновационные технологии плавки в рамках своего проекта HIsarna. Технология HIsarna позволяет производить чугун без коксовых печей или агломерационных установок, производя поток отработанного газа с высоким содержанием CO2, идеально подходящий для улавливания и хранение углерода (CCS).
- thyssenkrupp Steel и Nippon Steel Corporation начали серию испытаний по использованию водорода в работающей доменной печи с целью значительного снижения выбросов CO2, возникающих при выплавке стали.
Сталь, произведенная с использованием всех этих технологий, может считаться низкоуглеродистой сталью, хотя вполне вероятно, что то, что сейчас считается низкоуглеродистой сталью, может измениться к 2050 году, когда полностью изменится регулирование, социальные ожидания и технологии.
Многие другие выражения используются в сталелитейной отрасли и заинтересованными сторонами для обозначения стали, произведенной с использованием этих производственных технологий следующего поколения.
Всемирная ассоциация стали предпочитает и использует термин «низкоуглеродистая сталь», поскольку, как и «низкоуглеродное электричество», считает, что его интуитивно легче понять, и его смысл ясен.
Зеленая сталь используется и интерпретируется многими различными сторонами как означающие разные вещи, часто в контексте маркетинга новых, более экологически безопасных продуктов. Это термин использовался для обозначения стали, произведенной с использованием передовых технологий, стали, произведенной из лома, повторно используемой и восстановленной стали, а также обычной стали с компенсацией выбросов за счет списания углеродных единиц или разрешений. Учитывая присущее этому отсутствию ясности и разнообразия значений, «зеленая сталь» не является выражением, которое будет использовать ассоциация.
Чтобы сталь была действительно безуглеродистой, ее необходимо производить без каких-либо выбросов CO2. Это очень высокая планка, и сложно представить производственную технологию, которая могла бы достичь этого в 2021 году.
Многие могут двигаться к этому, но ноль является абсолютным и, вероятно, недостижимым без использования компенсаций на остаточные выбросы углерода. Эти остаточные выбросы могут возникать в цепочке поставок в результате использования углеродсодержащих электродов или использования природного газа в связанных процессах.
В конечном итоге сталь должна содержать некоторое количество углерода, поскольку это то, что отличает ее от чистого железа. Хотя этот важный легирующий углерод может быть получен из неископаемых источников, его присутствие делает термин «безуглеродистая» сталь бессмысленным.
Однако, если удастся достичь баланса между парниковыми газами, попадающими в атмосферу при производстве стали, и выбросами, удаляемыми из атмосферы поглотителями, полученная сталь может быть названа сталью с нулевым показателем выбросов или углеродно-нейтральной сталью.
Производство стали с нулевым коэффициентом выбросов может потребовать компенсаций в других секторах для достижения истинного нейтралитета, и важно, чтобы в случае заявления об углеродной нейтральности производители были прозрачны в отношении границ, своих методологий учета, а также качества и надежности любых используемых компенсаций.
Несколько сталелитейных компаний начинают продавать сталь, не содержащую ископаемых углеводородов. Сталь, не содержащая ископаемых углеводородов, - это сталь, произведенная без использования ископаемого топлива, такого как уголь или природный газ, а также энергии, полученной из ископаемого топлива.
Вся сталь, не содержащая ископаемых углеводородов, будет низкоуглеродистой, но не всю низкоуглеродистую сталь можно назвать не содержащей ископаемых. Например, низкоуглеродистая сталь, производимая на предприятии, использующем улавливание и хранение углерода (CCS), вполне может использовать природный газ или уголь, но предотвращать выбросы CO2 в атмосферу. Если биомасса играет определенную роль, важно обеспечить ее получение из ответственных источников.
Чистая сталь - это техническое выражение, используемое в сталелитейном секторе для обозначения сталей с низким содержанием примесей, оксидов, включений или низким, или сверхнизким уровнем углерода, растворенного в металле. Эта фраза широко используется, в том числе и Всемирной ассоциацией стали в «Исследовании чистой стали» от 2004 года, и означает нечто конкретное. Таким образом, worldsteel не относит терминологию «чистой стали» к контексту изменения климата.
Безуглеродистая сталь - это тоже трудное выражение для обозначения стали, в конце концов, сталь без углерода - это железо, и содержание углерода в стали точно контролируется для достижения свойств, требуемых для конкретной партии. Углерод необходимо будет добавить в восстановленное водородом железо, чтобы превратить его в сталь в процессе рафинирования.
Разговоры об изменении климата часто ведутся с точки зрения необходимости декарбонизации общества. Worldsteel обычно не использует это выражение для обозначения производства стали, поскольку выбросы от производства стали должны быть свободными от парниковых газов / CO2, а не сам процесс.
Многие многообещающие прорывные технологии будут по-прежнему использовать углерод в качестве химического восстановителя, но предотвращать выброс вредных парниковых газов в атмосферу. Таким образом, хотя выбросы металлургической промышленности в конечном итоге будут обезуглерожены, сам процесс производства чугуна, возможно, останется таким как сегодня.
Революционная технология позволяет производить низкоуглеродистую сталь совершенно другим способом по сравнению с традиционной доменной печью, технологиями прямого восстановления или ЭДП. Примеры разрабатываемых прорывных технологий включают восстановление водородом, применение CCS, электролиз железной руды, комплекс технологий использования и хранения углерода (CCUS) и новые процессы восстановления плавки.
Водород является ключевым вектором, который позволит значительно сократить выбросы парниковых газов в черной металлургии, и многие участники worldsteel изучают этот вариант технологии. Водороду часто приписывают цвет в зависимости от его низкоуглеродистых характеристик.
Когда worldsteel говорит о низкоуглеродистом водороде, ассоциация имеет в виду:
Зеленый водород производится путем электролиза воды с использованием возобновляемой электроэнергии.
Голубой водород получают из природного газа в процессе паровой конверсии метана в сочетании с CCS.
Водород также можно производить с помощью электролиза с использованием других источников низкоуглеродного электричества, таких как атомная энергия или CCS. В ассоциации также считают его низкоуглеродистым.
Ископаемый водород производится из ископаемого топлива, в основном:
Серый водород производится из природного газа в процессе паровой конверсии метана без CCS, поэтому CO2 выбрасывается в атмосферу.
Коричневый или черный водород производится путем газификации угля и приводит к значительно более высоким выбросам парниковых газов, чем другие оттенки.
