安賽樂米塔爾,蒂森克虜伯等:清理鋼鐵業的競賽



安賽樂米塔爾,蒂森克虜伯等:清理鋼鐵業的競賽

鋼鐵行業在工業水平上的污染最為嚴重。英國《金融時報》深入分析

摩天大樓和橋樑,汽車和遊輪,槍支和洗衣機。它們都有一個共同點:鋼鐵。

作為工程和建築的重要投入,它是世界上使用最廣泛的金屬,並為現代工業經濟學奠定了基礎。自從英國發明家亨利·貝塞默(Henry Bessemer)在1850年代開發了一種大規模生產鐵合金的方法以來,龐大的行業不斷發展,如今的營業額達到25億美元,並擁有數百萬人。

但是,正如近年來石油和煤炭行業面臨著巨大的壓力一樣,鋼鐵在氣候危機中的作用現在也受到了更加嚴格的審查。從美國的Rustbelt到中國的製造業中心地帶,鐵冶煉的主要方式將大量的二氧化碳泵入大氣中,這是人為的全球變暖的罪魁禍首。

除發電以外,鋼鐵業是最大的天然氣工業生產商。據世界鋼鐵協會稱,它佔所有直接化石燃料直接排放量的7-9%,超過印度的總量。

英國《金融時報》寫道,隨著氣候變化在全球政治議程上日趨上升以及許多政府致力於實現宏偉的環境目標,與時間賽跑正在開發這種強大而通用的材料的低碳版本

“鋼是現代社會非常重要的材料。長期以來,它一直是由鐵礦石用煤生產的,”瑞典公司SSAB的技術主管Martin Pei說。

“如果我們真的想為實現《巴黎協定》中設定的氣候目標做出貢獻,那麼就會有一個相當廣泛的共識,那就是不足以進一步提高高爐的效率。迫切需要革命性的技術”。

在過去十年中可再生能源的大規模傳播以及全球許多汽車製造商最近做出的轉向電動機的承諾之後,鋼鐵,水泥和石化等需要極高熱量的重工業成為下一個前沿領域在經濟脫碳中。

根據國際能源署的數據,為實現全球氣候和能源目標,到本世紀中葉,鋼鐵行業的排放量必須至少減少一半,此後再降至零。

包括安賽樂米塔爾(ArcelorMittal) ,蒂森克虜伯(Thyssenkrupp)和中國寶武集團(Baowu Group)在內的世界上一些最大的鋼鐵製造商正處於將實驗室概念轉變為工業現實的各個階段。有些甚至宣布了所謂的“淨零”排放目標。

可持續發展諮詢和投資公司Systemiq的合夥人Faustine Delasalle表示,技術開發水平令人鼓舞。 “我們還沒有準備好進入市場,但它的發展相對較快,我們可以期待在2030年之前出現第一波接近零的生產基地”。

最雄心勃勃的計劃包括放棄在鐵器時代發現的將岩石轉變為金屬的原理,以“清潔”氫氣作為新的替代能源。

但是,要轉變一個緩慢的整體產業,每年生產20億噸產品,將是一項艱鉅的任務。障礙之一是所需的投資水平,這可能會達到數千億美元-在長期供過於求和盈利波動劇烈的企業中,這並不容易。

歐洲最大的鋼鐵生產商安賽樂米塔爾(ArcelorMittal)估計,與歐盟到2050年消除溫室氣體淨排放量的目標相一致,對該大陸的工廠進行脫碳將耗資15至400億歐元。

這些技術將增加我們的鋼鐵成本。執行主席拉克希米·米塔爾(Lakshmi Mittal)說,這並不便宜,我們的客戶應該準備付款。

脫碳目標

鋼鐵之所以如此高碳含量,其原因在於從礦石中提取鐵的主要途徑。加熱到1,000攝氏度以上的高爐高爐裝有礦石,石灰和焦炭,這是一種從冶金煤中提取的燃料,可從氧化鐵中除去氧分子。該化學反應的副產物是二氧化碳。

CRU諮詢公司的高級分析師Ryan Smith解釋說:“需要大量的能量來加熱鐵礦石,使其熔化並實際上將氧與氧化鐵分子中的鐵分離。”

“成本最低的能源載體是碳基。再加上其高溫性能,使得焦炭對鋼鐵生產如此重要,並且[很難]替代。”

儘管環境政策制定者夢dream以求的是一種“循環經濟”,在這種循環經濟中,資源的提取和浪費得以最小化,但僅靠回收再利用並不能為鋼鐵提供解決方案。鋼鐵已經是地球上使用最多的材料。

熔化廢料而不是轉化原料的電弧爐體積更小,更靈活,並且排放的二氧化碳含量僅為高爐的一小部分。今天,它們僅佔全球鋼鐵產量的不到30%。但是廢鋼供應有限,電弧爐不能始終達到某些應用(例如汽車)所需的質量。

結果,專家說,總是只有通過減少污染的方法才需要“純”鋼。最近的地緣政治事件為這項研究提供了新的動力。

除了加入致力於將全球溫度上升限制在2C以下的巴黎氣候協定外,美國總統喬·拜登還提議創建一個氣候研究機構,其目標是“將生產鋼鐵,水泥所需的工業熱脫碳”。和化學品”。

去年,中國發布了一項重要的使命宣言,當時中國公佈了到2060年實現“碳中和”的目標。這將需要對其鋼廠進行重大升級,這些鋼廠負責該國約三分之一的工業排放。作為世界上一半鋼鐵的來源,亞洲超級大國對全球市場的動態產生了根本性的影響。

高盛(Goldman Sachs)投資分析師米歇爾·德拉·維尼亞(Michele Della Vigna)表示:“中國現在每生產一噸鋼,就會產生約2噸二氧化碳,而在歐洲,通常僅產生一噸二氧化碳。” “從長遠來看,對中國來說,證明其出口不比其他國家生產的碳強度更高的碳排放非常重要。”

目前,歐盟對鋼鐵生產進行脫碳的最先進舉措是歐盟對環境法規更加嚴格的反映。旗艦政策允許公司買賣證書以彌補其碳污染。根據這一排放權交易計劃,自2016年以來,一噸二氧化碳的價格已上漲了八倍,達到近40歐元。

由於其他國家已經在管理或計劃建立自己的碳市場,因此警告稱,由於鋼鐵製造商未能對排放採取行動,股東資金可能處於危險之中。
非營利性氣候評估組織CDP的投資者研究主管卡洛爾·弗格森(Carole Ferguson)表示:“您不能讓鋼鐵以目前的速度前進,然後希望達到零淨值。”坦率地說,我認為進展速度不夠快。您確實需要立即開始投資才能進行更改”。

然而,隨著化石燃料公司開始受到股東的壓力,投資者對重工業的問題和可能的解決方案的了解不足,金融領域戰略主管沃爾夫岡·庫恩(Wolfgang Kuhn)說。負責任的投資。

“石油和煤炭,我們知道它們必須消失。他說,連燃燒的車輛也必須消失。 “用鋼則更複雜”。

減少氫氣

在北極圈以南一百英里處,正在進行一項旨在通過利用宇宙中最豐富的元素來推翻已有的冶金學的實驗。

SSAB不久將在瑞典北部的呂勒奧(Lulea)的中試工廠開始使用氫氣還原鐵礦石的試驗。他說,這實際上將不會產生二氧化碳排放,而水蒸氣是唯一的副產品。

如果進行工業嘗試,這將是革命性的。但是,項目中心依賴於現有系統的直接使用,該系統稱為直接還原鐵,佔全球鋼鐵產量的一小部分。

DRI烤箱通常會注入天然氣。取而代之的是,SSAB將使用清潔的氫氣,該氫氣是在一家名為“電解器”的工廠中產生的,該工廠由瑞典豐富的可再生電力提供動力。輸出將是稱為海綿鐵的固體中間體,該中間體進入電弧爐,在其​​中與廢料混合併精煉成鋼。

SSAB與一家電力公司和一家鐵礦石開採商合作,正在與正在開發類似項目的奧地利Voestalpine和ArcelorMittal等競爭對手競爭。

“從實驗室中我們知道,原則上H2能夠在正確的條件下將鐵礦石還原為金屬鐵。但是,到目前為止,還沒有人能在工業規模上做到這一點,”安賽樂米塔爾(ArcelorMittal)的高級主管盧茲(Lutz Bandusch)說,該公司已經在歐洲運營著唯一的DRI-EAF工廠。

氫氣的另一個可能作用是替代高爐中的煤。但這還不是生產潔淨鋼的完整解決方案。首先,一些分析師認為,以H2為中心的DRI可能依賴於更高質量的礦物。然後是可用性的問題。

SSAB的Martin Pei說:“提高了電解槽的生產能力,並使電力產生的H2的總成本更加可承受-這對於鋼鐵行業決定大規模地從高爐工藝轉換過來至關重要。”

這家瑞典集團正在尋求從煉鋼過程的每一步中消除化石燃料,據估計,氫基路線中的金屬最初至少要貴20%至30%。

“我們認為,H2是實現零排放的最可能解決方案。關鍵問題是成本,”高盛(Goldman Sachs)的德拉維尼亞(Della Vigna)說,他相信碳價在每噸220美元左右將在經濟上可行。

但是,為了大規模轉向清潔氫,應該大規模擴展可再生能源基礎設施。例如,根據國際可再生能源署的數據,德國將需要額外的可再生能源,相當於其當前電力消耗的20%,才能將其鋼鐵業轉變為基於綠色氫的DRI。這表明鋼鐵行業的變化空間有限。

如果徹底消除二氧化碳只是其中之一,那麼其他舉措旨在防止氣體洩漏或設想可以隨時間減少排放的中間解決方案。

安賽樂米塔爾(ArcelorMittal)在其比利時的根特工廠正在建設一家工廠,該工廠將有毒廢木轉化為具有較低CO2足蹟的“生物碳”,以替代高爐中正常品種的一部分。

在同一地點,安賽樂米塔爾公司花費1.65億歐元購買設備來捕獲廢氣。然後,微生物會將它們轉化為乙醇,然後可以將其回收為含碳的化學物質,例如塑料或燃料。

但是,批評所謂的碳捕集,利用和存儲系統的環保主義者認為,它們很昂貴,在很大程度上未經證實可以擴展規模,並分散了排放的根本原因。
智囊團Carbon Tracker的能源策略師金斯米爾·邦德(Kingsmill Bond)認為,CCUS在重工業中可以發揮作用。 “但這是最低的10%。 。 。這是必要的,但這將是最後一塊,而不是第一塊。

隨著行業重量級人物正在努力解決幾乎已經存在的困境,挑戰在於吸引新的進入者,希望他們撼動一個很少發生破壞的行業。

美國初創公司波士頓金屬公司(Boston Metals)出生於麻省理工學院,並得到比爾·蓋茨(Bill Gates)的支持。該公司表示,已開發出一項技術,可以利用電力生產全新的無碳鋼。

在一種與鋁生產不同的方法中,電流流過電池。它由一個邊緣為2米的鋼殼組成,內部包含公司所說的“熔融氧化物湯”,包括鐵礦石。

除了大型鋼鐵廠可以看到的高35米的高爐外,波士頓金屬公司還打算向可根據需求擴展規模的製造場所提供小型模塊化設備。首席執行官Tadeu Carneiro將其形容為“電池的倒置”。

他說:“我們注入電力。” “電池將吐出非常純淨的鐵,您可以在其中添加其他元素以獲得高質量的鋼。”

這家擁有9年曆史的公司最近從礦業公司必和必拓集團和淡水河谷獲得了投資,使其總資金超過1億美元,併計劃到2025年實現大規模商業化。

卡內羅說:“如果我們的電費水平與今天的鋁生產商相同,即每兆瓦時從15美元到35美元,我們將在沒有碳稅的情況下具有競爭力。” “這將真正改變世界。”

如果綠色鋼真能在應對氣候變化中發揮作用,那麼該行業就不能將其視為利基和優質產品。在以成本為重的商品業務中,過渡期間可能需要納稅人支持,因為傳統公司致力於提高新的製造流程的效率和競爭力。

米塔爾說:“歐洲政府允許稅收,以便它可以支持可再生能源的增長。”

“我們是說,同樣應該有某種機製或政策框架(以及對鋼鐵行業的支持),以便將項目開發投資到成熟的商業項目中。”

政治家的另一個重要考慮因素是貿易,因為鋼鐵是國際上交易量最大的商品之一,經常被指控以低價傾銷。

布魯塞爾除了作為“歐洲綠色協議”的一部分為可持續項目提供資金外,布魯塞爾現在還在製定“碳邊際調整機制”計劃,該機制將對進入歐盟的某些商品徵收二氧化碳稅。這樣做的目的是防止對環境造成重大影響的低成本外國產品損害投資昂貴的綠色技術的國內公司的利益。

然而,儘管這為國際市場上的碳定價設定了隱性價格,但有人想知道是否存在這些數字來鼓勵廣泛採用清潔技術。

“從成本和經濟的角度來看,我們仍然沒有找到合適的條件來促進整個行業的批髮變革,” CRU的史密斯表示。

但是綠色和平組織英國首席科學家道格·帕爾(Doug Parr)看到了樂觀的理由:“這一勢頭似乎比水泥或化學工業的勢頭更大。這可能是一個行業如何發展的測試案例”。

文章摘自Eprcomunicazione的外國媒體評論


這是在 Sat, 20 Feb 2021 14:47:44 +0000 在 https://www.startmag.it/energia/arcelormittal-thyssenkrupp-e-non-solo-la-corsa-per-ripulire-il-settore-dellacciaio/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。