要點:
鋼鐵業是全球二氧化碳排放的主要貢獻者，約佔全球二氧化碳排放總量的11%。為了應對鋼鐵行業的脫碳任務，不少企業都在努力。
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要實現全球氣候目標，鋼鐵行業的脫碳是一項關鍵挑戰。鋼鐵生產占全球二氧化碳排放的11%，使其成為污染最嚴重的行業之一，也是先行者聯盟着重關注的高排放行業之一。
該聯盟旨在通過展示對高度脫碳產品的可靠需求信號，推動投資并加速擴大這些產品所需的突破性技朮。
但是，如何讓這些創新技朮涌現并擴大規模呢？先行者聯盟的“近零鋼鐵挑戰”是世界經濟論壇和Greenhouse最近發起的全球倡議，得到了波士頓咨詢集團、德勤、ResponsibleSteel和RMI等合作伙伴的支持。該倡議旨在確定哪些公司將在2030年之前達到先行者的接近零排放門檻，生產最終的鋼鐵產品、哪些公司尋求購買這些產品，以及哪些公司正在為高度脫碳的鋼鐵生產提供支持技朮。
針對後一項支援技術挑戰的70份提交資料 展示了鋼鐵生產商生產近零排放鋼鐵所需的多個子類別的解決方案。專家評估小組根據相關性、可行性、可擴展性、技術準備程度和影響力，從70份提交的申請中選出了17名頂尖創新者，每個技術子類別都有一個排名最高的條目。
清潔氫氣
氫氣是推動鋼鐵和其他難以減少排放的產業實現近零排放生產過程的關鍵因素，其需求正在迅速增長。它可以由多種資源生產，例如天然氣、核能、生物質以及太陽能和風能等再生能源。
盡管使用氫氣作為能源時不會排放溫室氣體，但其生產方式將“更清潔”的燃料與接近零排放的燃料區分開來。
不同類型的氫氣有着不同的顏色描述：綠色氫通常是通過使用再生能源的電解產生的，而灰色和藍色氫通常是通過蒸汽甲烷重整或煤氣化產生的。藍氫的制造方法與灰氫類似，但其碳是從所用天然氣中捕獲的。
Molten Industries是一家總部位於加州的公司，是“鋼鐵挑戰賽”中排名最高的綠色氫基提交資料。他們專注於利用甲烷熱解生產碳中性氫以實現淨零鋼生產，該過程利用熱能分解甲烷以打破碳和氫之間的化學鍵。這導致了石墨的產生，這是一種固態碳產品，可用於鋰離子電池或電弧爐電極，并且不會排放二氧化碳和氫氣。
直接還原
使用氫氣的煉鋼技朮通常被稱為氫基煉鐵或H2-DRI，它直接還原鐵礦石。在傳統的高爐-堿性氧氣轉爐中，使用焦炭等碳基燃料還原鐵礦石，將爐溫升至攝氏1600度。然而，在直接還原中，氫氣也可以充當還原劑：它與鐵礦石反應去除氧氣，生成金屬鐵。H2-DRI工藝在低於鐵熔點1200攝氏度的溫度下運行。
得分最高的直接還原項目來自法國公司GravitHy，其解決方案完全由低碳氫提供動力。GravitHy釆用整合的H2-DRI工藝，可以生產熱壓塊鐵，這是一種用於煉鋼的高品質直接還原鐵。這種熱壓塊鐵可以儲存和長距離運輸，用於電弧爐、熔爐或高爐生產脫碳鋼。
低碳氫商業化的一個重要限制是與其生產過程相關的平準化成本。這意味着目前有几個試點項目生產氫基鋼，例如兩個瑞典項目：HYBRIT（由SSAB、Vattenfall和LKAB合作）和H2 Green Steel（預計於2025年開始生產）。
擴大綠氫的供應將涉及通過創新和表面技朮來更有效地儲存氫，從而降低與電極技朮相關的成本。
電解
電解是通過電流通過電解質（含有離子的溶液）以驅動非自發化學反應的過程。在許多應用中，這意味着將水分解成氫氣和氧氣。電解技朮可以有效地生產鐵、鋁、綠氫和許多其他材料。
波士頓金屬公司的熔融氧化物電解是一種高效的電解解決方案，僅使用電力即可從低品位鐵礦石產生高純度鐵水。它消除了鋼鐵生產引起的范圍一排放，減少了最終客戶的范圍三排放，并且可以適用於任何鐵礦石品位。
西安隆基氫能科技公司也提出了高效的電解槽技朮申報，重點展示其新型堿性電解槽不斷降低能耗，并提高綠色氫氣的成本效率。
盡管電解的廣泛釆用仍面臨成本、效率和基礎設施發展的挑戰，但越來越多的綠氫項目意味着電解技朮可能會繼續普及。
熔爐技術
突破性熔爐技朮旨在創新與熔爐建造、設計和操作相關的各種系統、技朮和方法。一些可行的技朮已經存在，可以促進鋼鐵業的脫碳，例如電弧爐，它已經在許多國家取代了傳統的碳密集型高爐-氧氣轉爐。
芬蘭公司Coolbrook提供了排名最高的熔爐技朮。他們的RotoDynamic技朮旨在產生高達攝氏1700度的高溫熱量。它由電氣化提供動力，無需燃燒化石燃料來產生高溫。它每年有可能減少600兆噸與鋼鐵相關的全球二氧化碳排放量。
碳捕獲、利用和封存
盡管創新、突破性技朮可能會大幅減少鋼鐵生產排放，但碳捕獲、利用和封存/CCUS技朮可以捕獲殘留排放和傳統高爐制程的排放，特別是在深度脫碳解決方案因成本高而無法大規模使用的情況下。CCUS也是水泥和鋁生產等其他產業的關鍵脫碳杠杆。
澳大利亞KC8公司的"UNO MK3"解決方案在碳捕獲、利用和封存挑戰賽中獲得最高分。這種碳捕獲解決方案可針對大規模排放源進行改造，通常比基於胺的碳捕獲具有更低的資本支出和運營成本，并且可以通過集中再生單元進行廣域處理，例如在鋼鐵廠應用。
為了以實現2050年淨零目標所需的速度推進該行業的脫碳，需要增加對以上這些技朮的投資，以擴大其規模，降低其成本，并在全球鋼鐵廠中實施。責任由整個價值鏈共同承擔：鋼鐵生產商需要釆用這些技朮，最終用戶支付綠色溢價，而綠色鋼鐵仍然比傳統生產的鋼鐵更昂貴。
旨在促進全球高排放行業的轉型和可持續發展，通過將最佳鋼鐵挑戰賽的參賽作品納入其中，這一舉措將為產業鏈的各個環節提供更多選擇，并激勵更多的企業釆用環保和低碳技朮。這將鼓勵技朮創新和合作，推動整個產業向更環保的方向發展。同時，數據庫的建立也為鋼鐵生產商和其他產業的供應鏈參與者提供了一個平台，使他們能夠更容易地找到和釆購符合環保標准的產品和服務。這種聯結有助於建立更加可持續的供應鏈網絡，推動全球經濟向更加環保和可持續的方向發展。
