比较“绿色钢材”技术：基于二氧化碳减排的记分卡

这篇阅读用时4分钟的文章依据更长的“ 绿色钢材指南”，基于客观、可量化的CO₂减排量总结了炼钢的当前状况。

碳捕获和利用（CCU）：减少65%的CO₂排放

目前，钢铁行业还没有大型商业CCU流程，但一些研究表明具有巨大的潜力。可以捕获大约65%的CO₂排放，然后对其进行处理和/或将其与其他气体混合以制造化学工业所需的碳基“原料”。缺点是：使用多少化石燃料，就需要付出同样多的开采代价等。

碳捕获和存储（CCS）：减少60-70%CO₂排放

在CCS过程中，CO2被压缩、运输并存储在适当选择和管理的地下地质储层中。政府间气候变化专门委员会（IPCC）计算得出，正确实施这些措施后，储层“很可能”将99%的CO₂保留1,000年以上。

尽管如此，目前钢铁行业中还没有大型商业CCS设施。根据国际能源署（IEA）的报告，到2030年，碳捕获不太可能达到很高水平：据估计，钢铁行业每年将有1%的CO₂排放被捕获（每年16 MtCO₂）。

一些排放专家表示，CCS储层应优先用于钢铁以外的行业（例如塑料或水泥），这些行业在开发无化石燃料技术方面面临巨大成本和障碍。在这些行业中，二氧化碳的减少量最高可达60-70%。  

废钢回收已经比传统的铁矿石炼钢更清洁，因为很明显，您跳过了炼铁工艺——历史上是炼钢过程中CO₂ 污染最严重的部分。由于钢材可以无限次回收，因此其回收率高达90%也就不足为奇了——这是所有广泛使用的材料中最高的。然而，回收只能满足全球25%的钢铁需求。当前废钢炼钢可以通过以下方式进行改进。 

低碳DRI：减少10-20%CO₂排放 

使用低碳直接还原铁（DRI）代替化石燃料DRI，可以将废料炼钢的二氧化碳排放量降低10-20%，具体取决于DRI的数量和类型以及电力构成。 

绿色电力：减少50%CO₂排放

从化石燃料电力到无化石燃料电力的完全转换可将当前的废料炼钢CO₂排放减少一半。 

生物煤：减少高达40%的CO₂排放 

生物煤是通过原生物料的Biogreen热解和碳化产生的。当生物煤采用无化石能源制造且不使用粘合剂时，是一种碳中和燃料。虽然生物煤可以取代喷吹煤粉（PCI），但仍然需要使用煤来制造高炉焦炭。此外，生物煤通常含有更高含量的钾（K）和磷（P），这使钢的质量面临挑战。考虑到这些因素，这种方法可将碳排放量降低40%。 

氢气喷射：减少10-40%CO₂排放

高炉喷吹煤粉可部分用氢气替代。由此产生的二氧化碳减少量是有限的，大约减少10-40%，具体取决采用的技术。 

炉顶煤气回收（TGR）：减少21-25%CO₂排放

高炉能源生产或加热过程中产生的炉顶煤气可以通过将碳排放物和氢气送回高炉进行回收。预期碳减排量为21-25%。 

埋弧炉（SAF）：CO₂减排量待确定

埋弧炉（SAF）或类似的开放式渣浴炉（OSBF）可以取代高炉炼铁工艺，从而降低对焦炭和煤的需求。这些技术的一个重要优势是可以使用质量较差的铁矿石。SAF和OSBF仍在开发中，它们在钢铁行业中尚未大规模商业部署。SAF和OSBF通过进一步开发和创新，可以显著减少炼铁过程中的CO₂排放。 

采用电弧炉（EAF）进行化石燃料直接还原：减少10-40%CO₂排放

这些工艺由天然气DRI、煤基DRI或合成气体（氢和一氧化碳的混合物）提供动力，与传统炼铁工艺相比，预计可将二氧化碳排放量降低10-40%。 

采用电弧炉（EAF）进行无化石燃料直接还原（DRI）：几乎不含CO₂

到目前为止，铁矿石炼钢中CO₂排放量的大幅降低主要归功于将所有主要二氧化碳源替换为绿色氢直接还原工艺。无化石燃料直接还原使用无化石电力产生的氢：太阳能、风能、水力等。无化石燃料DRI的副产品是水，可轻松地重新用于氢气生产，形成一个封闭的循环。

用于无化石炼钢的无化石直接还原铁的技术开发始于2016年，并于2021年7月生产出世界上第一批几乎无化石的钢铁产品。

其他有前景的CO₂减排炼铁技术

上述摘要涵盖了被视为具有“高技术成熟度”的发展举措。技术成熟度较低的其他举措包括：

• 采用电弧炉基于铁矿粉的氢气直接还原法（例如HyREX、Circored）。 
• 与熔融还原相结合基于铁矿粉的氢气直接还原法（例如SuSteel）。 
• 低温条件下铁矿石的直接电解 (例如：Ulcowin、Siderwin)。 
• 高温条件下铁矿石的直接电解（例如：Ulcolysis、Boston Metal）。  

2026 年：无化石钢的商业用量

各行各业（包括汽车）的公司目前在其试验工厂使用少量SSAB无化石钢来制造原型。由于我们的新型无化石钢具有与我们目前的钢材相同的性能，所以，现在客户自然而然就使用上这种钢材。