要点:
钢铁业是全球二氧化碳排放的主要贡献者，约占全球二氧化碳排放总量的11%。为了应对钢铁行业的脱碳任务，不少企业都在努力。
科技正以前所未有的速度和规模发展，引发多个领域的变革，塑造了新的商业模式，甚至重塑了全新社会结构。我们一起，从科技创新中洞察社会转型和升级的机遇。
狂呼科技研究所聚焦科技创新对当今世界的影响，以独特、前瞻的科技视角，洞察科技时代下涌现的“创新革命”。
狂呼，以最具突破性的技术塑造我们的未来，为大众捕捉科技商业先机，探索当今人类社会面临的重大挑战。
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要实现全球气候目标，钢铁行业的脱碳是一项关键挑战。钢铁生产占全球二氧化碳排放的11%，使其成为污染最严重的行业之一，也是先行者联盟着重关注的高排放行业之一。
该联盟旨在通过展示对高度脱碳产品的可靠需求信号，推动投资并加速扩大这些产品所需的突破性技术。
但是，如何让这些创新技术涌现并扩大规模呢？先行者联盟的“近零钢铁挑战”是世界经济论坛和Greenhouse最近发起的全球倡议，得到了波士顿咨询集团、德勤、ResponsibleSteel和RMI等合作伙伴的支持。该倡议旨在确定哪些公司将在2030年之前达到先行者的接近零排放门槛，生产最终的钢铁产品、哪些公司寻求购买这些产品，以及哪些公司正在为高度脱碳的钢铁生产提供支持技术。
针对后一项支援技术挑战的70份提交资料展示了钢铁生产商生产近零排放钢铁所需的多个子类别的解决方案。专家评估小组根据相关性、可行性、可扩展性、技术准备程度和影响力，从70份提交的申请中选出了17名顶尖创新者，每个技术子类别都有一个排名最高的条目。
清洁氢气<br data-mce-fragment="1">氢气是推动钢铁和其他难以减少排放的产业实现近零排放生产过程的关键因素，其需求正在迅速增长。它可以由多种资源生产，例如天然气、核能、生物质以及太阳能和风能等再生能源。
尽管使用氢气作为能源时不会排放温室气体，但其生产方式将“更清洁”的燃料与接近零排放的燃料区分开来。
不同类型的氢气有着不同的颜色描述：绿色氢通常是通过使用再生能源的电解产生的，而灰色和蓝色氢通常是通过蒸汽甲烷重整或煤气化产生的。蓝氢的制造方法与灰氢类似，但其碳是从所用天然气中捕获的。
Molten Industries是一家总部位于加州的公司，是“钢铁挑战赛”中排名最高的绿色氢基提交资料。他们专注于利用甲烷热解生产碳中性氢以实现净零钢生产，该过程利用热能分解甲烷以打破碳和氢之间的化学键。这导致了石墨的产生，这是一种固态碳产品，可用于锂离子电池或电弧炉电极，并且不会排放二氧化碳和氢气。
直接还原<br data-mce-fragment="1">使用氢气的炼钢技术通常被称为氢基炼铁或H2-DRI，它直接还原铁矿石。在传统的高炉-堿性氧气转炉中，使用焦炭等碳基燃料还原铁矿石，将炉温升至摄氏1600度。然而，在直接还原中，氢气也可以充当还原剂：它与铁矿石反应去除氧气，生成金属铁。 H2-DRI工艺在低于铁熔点1200摄氏度的温度下运行。
得分最高的直接还原项目来自法国公司GravitHy，其解决方案完全由低碳氢提供动力。 GravitHy釆用整合的H2-DRI工艺，可以生产热压块铁，这是一种用于炼钢的高品质直接还原铁。这种热压块铁可以储存和长距离运输，用于电弧炉、熔炉或高炉生产脱碳钢。
低碳氢商业化的一个重要限制是与其生产过程相关的平准化成本。这意味着目前有几个试点项目生产氢基钢，例如两个瑞典项目：HYBRIT（由SSAB、Vattenfall和LKAB合作）和H2 Green Steel（预计于2025年开始生产）。
扩大绿氢的供应将涉及通过创新和表面技术来更有效地储存氢，从而降低与电极技术相关的成本。
电解<br data-mce-fragment="1">电解是通过电流通过电解质（含有离子的溶液）以驱动非自发化学反应的过程。在许多应用中，这意味着将水分解成氢气和氧气。电解技术可以有效地生产铁、铝、绿氢和许多其他材料。
波士顿金属公司的熔融氧化物电解是一种高效的电解解决方案，仅使用电力即可从低品位铁矿石产生高纯度铁水。它消除了钢铁生产引起的范围一排放，减少了最终客户的范围三排放，并且可以适用于任何铁矿石品位。
西安隆基氢能科技公司也提出了高效的电解槽技术申报，重点展示其新型堿性电解槽不断降低能耗，并提高绿色氢气的成本效率。
尽管电解的广泛釆用仍面临成本、效率和基础设施发展的挑战，但越来越多的绿氢项目意味着电解技术可能会继续普及。
熔炉技术<br data-mce-fragment="1">突破性熔炉技术旨在创新与熔炉建造、设计和操作相关的各种系统、技术和方法。一些可行的技术已经存在，可以促进钢铁业的脱碳，例如电弧炉，它已经在许多国家取代了传统的碳密集型高炉-氧气转炉。
芬兰公司Coolbrook提供了排名最高的熔炉技术。他们的RotoDynamic技术旨在产生高达摄氏1700度的高温热量。它由电气化提供动力，无需燃烧化石燃料来产生高温。它每年有可能减少600兆吨与钢铁相关的全球二氧化碳排放量。
碳捕获、利用和封存
尽管创新、突破性技术可能会大幅减少钢铁生产排放，但碳捕获、利用和封存/CCUS技术可以捕获残留排放和传统高炉制程的排放，特别是在深度脱碳解决方案因成本高而无法大规模使用的情况下。 CCUS也是水泥和铝生产等其他产业的关键脱碳杠杆。
澳大利亚KC8公司的"UNO MK3"解决方案在碳捕获、利用和封存挑战赛中获得最高分。这种碳捕获解决方案可针对大规模排放源进行改造，通常比基于胺的碳捕获具有更低的资本支出和运营成本，并且可以通过集中再生单元进行广域处理，例如在钢铁厂应用。
为了以实现2050年净零目标所需的速度推进该行业的脱碳，需要增加对以上这些技术的投资，以扩大其规模，降低其成本，并在全球钢铁厂中实施。责任由整个价值链共同承担：钢铁生产商需要釆用这些技术，最终用户支付绿色溢价，而绿色钢铁仍然比传统生产的钢铁更昂贵。
旨在促进全球高排放行业的转型和可持续发展，通过将最佳钢铁挑战赛的参赛作品纳入其中，这一举措将为产业链的各个环节提供更多选择，并激励更多的企业釆用环保和低碳技术。这将鼓励技术创新和合作，推动整个产业向更环保的方向发展。同时，数据库的建立也为钢铁生产商和其他产业的供应链参与者提供了一个平台，使他们能够更容易地找到和釆购符合环保标准的产品和服务。这种联结有助于建立更加可持续的供应链网络，推动全球经济向更加环保和可持续的方向发展。
科技正以前所未有的速度和规模发展，引发多个领域的变革，塑造了新的商业模式，甚至重塑了全新社会结构。我们一起，从科技创新中洞察社会转型和升级的机遇。
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