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中國鐵合金網訊：近年來，全球氣候變化問題持續受到關注，各國陸續公布“碳中和”目標計劃。鋼鐵工業作為能源密集型行業，是碳排放大戶，低碳發展勢在必行。一直以來，全球范圍內的主要鋼鐵企業都十分關注低碳發展，并紛紛制定中長期低碳減排目標，參與低碳政策研討，布局前沿低碳技術等，積極探索低碳發展路徑。《世界金屬導報》特別開設“洞悉·鋼鐵企業低碳發展路徑”專欄，分析全球范圍內各主要鋼鐵企業在低碳發展方面已經實現的效果以及未來的布局、路徑等，以期為行業企業提供相關參考。

 

1 企業概況

安賽樂米塔爾由原安賽樂集團和米塔爾鋼鐵公司在2006年重組而來，在隨后的13年時間里其粗鋼產量一直位居全球第一。2019年，安賽樂米塔爾粗鋼產量為8980萬噸，被中國寶武集團超越，位居全球第二位。2020年，安賽樂米塔爾粗鋼產量為7150萬噸。

安賽樂米塔爾在四大洲的17個國家擁有煉鋼業務，聯合鋼鐵廠和小型鋼廠共有38家（出售其美國公司之后）。歐洲對碳減排的持續關注推動安賽樂米塔爾在低碳發展道路上不斷探索。2019年底，安賽樂米塔爾宣布到2030年將其歐洲業務的碳排放量減少30%的目標（以2018年為基準），2020年9月30日，安賽樂米塔爾宣布在2050年整體實現凈零碳排放的發展目標。

 

2 低碳發展回顧

2.1碳排放強度

根據安賽樂米塔爾2019年首次發布的氣候行動報告，自2007年以來安賽樂米塔爾的碳排放強度在波動中下降。2018年，安賽樂米塔爾所有煉鋼線路總體平均碳排放強度為噸鋼2.12噸CO2，碳排放總量為1.94億噸（僅鋼鐵生產業務）。值得關注的是，2018年安賽樂米塔爾的廠區數量較2007年增加了6%，而且出于對結構性市場需求變化的反應，長流程煉鋼在其生產中的占比從73%增加到78%。長流程煉鋼碳排放強度遠高于短流程煉鋼，因此，碳排放的波動下降從側面反映出安賽樂米塔爾的能效水平有所提升，排放水平有所降低。2019年，安賽樂米塔爾噸鋼碳排放維持在2018年水平。根據世界鋼鐵協會的數據，2019年全球鋼鐵業平均碳排放強度為噸鋼1.83噸CO2。安賽樂米塔爾的平均碳排放強度更高，與其生產中長流程占比高關系較大。根據已有數據，2018年安賽樂米塔爾78%的鋼材生產采用長流程工藝，而全球平均占比約71%。

2.2 碳效率

鋼鐵生產依賴于一些影響碳排放強度的外部因素。安賽樂米塔爾認為，這些因素主要與市場和政府政策有關，企業改變的能力有限。為此，安賽樂米塔爾在2007年創建了一個內部評價指標——碳效率，在指標計算過程中，將影響碳排放的主要外部因素標準化，如原材料質量、廢料和爐渣的再利用以及用電排放強度等。在沒有這些因素的情況下，碳效率指標可以監測鋼廠能夠直接控制的因素，例如員工管理和利用能源的方式及技術等，從而表征集團內部各個鋼廠的表現。

數據顯示，2007年至2018年安賽樂米塔爾各廠區總體碳效率提高了9%，這比在受外部因素影響下評估安賽樂米塔爾的總體平均碳排放強度顯示出的結果有所提高。

 

3 低碳發展戰略分析

基于公司的中期及遠期碳減排目標，安賽樂米塔爾制定了一系列措施并已經實施諸多項目，總體來說分為智能碳路線和創新的直接還原鐵（DRI）路線。從長遠來看，這兩種路線都將受益于向氫能源的轉變，但就中期來看，智能碳路線更具商業可行性，且可以為低碳循環經濟帶來附加值。安賽樂米塔爾相信這兩條路線的同時推進將塑造其低碳發展之路的巨大優勢，到2030年其Scope1碳排放將顯著減少，歐洲地區（不包括里瓦鋼鐵公司）的Scope1碳排放將較2018年降低30%（2018年安賽樂米塔爾歐洲公司噸鋼碳排放1.6噸）。此外，安賽樂米塔爾還將開發新方法增加長流程煉鋼中的廢鋼用量。在中期目標的實現中，智能碳路線和增加廢鋼用量將作出更多貢獻。

創新的DRI路線，特別是使用綠氫的DRI技術也有巨大的潛力，但其成本要比智能碳路線高得多，在2030年前難以取得足夠進展以發揮有意義的作用。

此外安賽樂米塔爾認為，向清潔能源的轉變將貫穿于上述兩種路線的發展之中，并將循環碳、清潔電力以及碳的捕集與存儲（CCS）歸結為清潔能源實現的三種形式。

循環碳是指依靠地球的自然碳循環，利用可持續發展的林業和農業殘留物等生物廢料來生產用于煉鋼的生物能源，從而實現碳中和。此外，利用廢塑料作為能源，結合CCS技術，可以將原本以CO2形式排放的碳轉化為液態烴類（乙醇）或固體（塑料）。如果歐洲鋼鐵工業轉向使用生物能源，每年將需要大約2億-2.5億噸的生物質和廢棄物。如果鋼鐵工業采用碳中和方式進行生產，將能夠滿足塑料需求的30%。投資方面，使整個歐洲鋼鐵工業轉向生物能源，對清潔能源體系的投資估計為500億-700億歐元。

清潔電力是來自太陽能和風能等不排放CO2的能源，是一種碳中性能源。鋼鐵工業可以利用清潔電力電解水以提取H2，然后用H2還原鐵礦石。盡管創新會逐步降低成本，但仍需較長時間才能使清潔電力和H2達到惠及鋼鐵行業的規模和成本。如果使歐洲鋼鐵工業完全轉向清潔電力，將意味著電力消耗增加15%，所需的能源基礎設施投資將達到4500億-7000億歐元。

CCS技術能夠捕集CO2，將其運輸并安全地儲存在地下，避免化石燃料的排放。據估計，僅北海盆地就有高達30萬噸的CO2儲存能力。長遠來看，將CCS與循環碳結合起來，可以使鋼鐵工業超越碳中性。如果整個歐洲鋼鐵工業通過CCS實現碳中和，估計每年將有1.5億-2億噸CO2的運輸和儲存需求，需要1000億-1500億歐元的基礎設施投資。

3.1智能碳路線

智能碳路線就是通過在煉鐵的高溫控制還原環境中利用所有可用的清潔能源探索碳中和鋼鐵生產，由于用于還原鐵礦石的高溫氣體可以是碳或氫，因此這一路線可以靈活適應外部能源基礎設施的發展。此外，這條路線不僅可以提供碳中性鋼，還可以提供碳中性水泥和碳中性生物材料。在這一路徑中，CCS技術將被應用以確保整個生產過程的碳中和。

現階段，智能碳路線將側重于利用廢物流中的循環碳源，然后捕集由此產生的碳排放，存儲或重復使用。在這一階段，CH4可以作為比煤炭低碳的能源使用。中期之后，隨著氫經濟的發展和具有成本效益的H2成為可能，將過渡到使用H2。據悉，在安賽樂米塔爾歐洲公司部署智能碳路線的成本為150億-250億歐元。此外，還需要投資150億-300億歐元建設清潔能源基礎設施，以實現基于生物能源和CCS的智能碳。

智能碳路線包含許多互補的技術，這些技術能夠實現漸進的發展，并可以互相結合提供額外的價值，具體項目有Carbalyst？、IGAR 、Torero及3D（DMXTMDemonstration in Dunkirk）等。

Carbalyst是收集碳氣體，并將其轉化為化學物質。其中的首個商業產品項目是安賽樂米塔爾在歐盟地平線2020Steelanol支持下，與其合作伙伴Lanzatech共同開發，將廢氣轉化為生物乙醇的項目。安賽樂米塔爾正在比利時的根特廠建設工業規模示范廠，完工后將每年收集廠內15%的廢氣，并將其轉化為8000萬升生物乙醇。這一結果將相當于每年減少10萬輛電動汽車或600次跨大西洋航班的CO2排放量。據相關研究，與化石燃料相比，這種生物乙醇可以減少高達87%的CO2，因此能夠支持運輸部門脫碳，作為全面電氣化過渡期間的中間解決方案。這個耗資1.65億歐元的項目預計將于2022年完工，安賽樂米塔爾表示，將在未來進一步擴大Carbalyst產品系列至其他生物化學品和生物材料。

IGAR是從高爐捕集CO2，將其轉換成合成氣（由CO和H2構成），注入到高爐中代替化石燃料，以還原鐵礦石。這一過程通過降低煉鋼的煤炭和焦炭用量減少CO2排放。初期，采用等離子體火炬將廢棄的CO2與CH4加熱到非常高的溫度，即干燥重整，獲得合成氣。未來，考慮用生物氣或廢塑料代替CH4，進一步促進循環碳的使用。同時，隨著等離子體火炬使用清潔能源，整個過程的碳排放可以進一步降低。目前安賽樂米塔爾正在法國的敦刻爾克建設一個耗資2000萬歐元的工業規模試點項目，該項目得到了法國環境與能源控制署（ADEME）的支持，用于建造等離子體火炬。同時，為測試使用等離子體火炬產生的熱合成氣，在同一家鋼廠同時開展了另外一個試點項目。

Torero是從廢木材中生產生物煤（循環碳的一種），以取代目前注入高爐的化石燃料煤。安賽樂米塔爾正在其比利時根特廠建設一個耗資5000萬歐元的大型示范工廠，目標是每年將12萬噸廢木材轉化為生物煤，預計將于2022年底投入運營。未來，項目將會使循環碳的來源擴大到其他生物基廢物和塑料垃圾。

3D為碳捕集試點項目，目前安賽樂米塔爾正在其法國敦刻爾克廠建設該項目，該技術預計可實現每小時從廢氣中捕集0.5噸CO2。在碳捕集、存儲與利用方面，安賽樂米塔爾還參與了Carbon2Value項目，北極光（North Lights）和波托斯（Porthos）的碳運輸和儲存項目等。

完全實施智能碳路線后，生產1噸碳中和鋼材可產生250千克碳中和水泥、200千克碳中和生物材料。生產成本方面，與目前相比，在安賽樂米塔爾歐洲公司主要運用循環碳和CCS的中期智能碳路線將使生產成本增加30%，主要運用綠氫的遠期智能碳路線將使生產成本增加60%。

3.2 創新的DRI路線

創新的DRI路線將逐漸從DRI（采用CH4生產）-EAF生產路線緩慢過渡到DRI（采用H2生產）-EAF生產路線，但發展速度取決于技術的成熟度，以及可供使用的H2性價比是否足夠高。與此同時，為實現完全的碳中和，仍然需要通過使用可持續的生物質生產生物能源，即在這一過程中加入循環碳。與智能碳路線不同，氫基DRI路線不會產生任何其他碳中性產品，如水泥和生物材料等。安賽樂米塔爾預計，在恰當的資金支持下，其將在2025年左右在歐洲建立首個氫基DRI示范工廠，但在2030年前不太可能實現大規模的工業生產。與目前相比，在安賽樂米塔爾歐洲公司主要運用藍氫和CCS的DRI路徑將使生產成本增加50%，主要運用綠氫的DRI路線將使生產成本增加80%。安賽樂米塔爾創新的DRI碳減排路線如圖2所示。為實現2050年凈零碳排放的遠期目標，安賽樂米塔爾正在設計和投資一個用氫代替CH4直接還原鐵礦石的工業規模項目，它采用“變壓吸附”從現有工廠的廢氣中分離出純度95%以上的H2，目標是在2025年左右達到工業和商業成熟，最初每年的生產規模為10萬噸。

 

4 管理與政策建議

為有效部署氣候行動發展戰略，安賽樂米塔爾建立了完善的管控與風險應對制度。公司對氣候變化的應對由集團氣候變化和環境委員會（CCEC）在高層管理層進行協調和推進。部門計劃的更新由集團CO2技術委員會提供，利益相關者的期望和參與由集團溝通、企業責任、戰略、商業和政府事務等團隊提供。

政策方面，安賽樂米塔爾基于對相關發展路徑的研究與評估，提出了鋼鐵行業低碳發展的相關建議。

一是建立全球公平的競爭環境，以避免碳泄漏的風險。這是為了確保承受碳減排較高運營成本的鋼鐵企業產品，能夠與來自高排放鋼鐵企業的進口產品競爭。

二是獲得充足且負擔得起的清潔能源。讓鋼鐵行業獲得充足且負擔得起的可再生電力的政策，將是擴大清潔能源途徑的關鍵。

三是促進必要的能源基礎設施建設。除了豐富的可再生電力，還需要政策支持對氫基礎設施的投資，以推進大規模的氫工藝。對于采用CCS途徑的化石燃料，實施政策對于加快碳運輸、儲存基礎設施和服務的發展也很重要。

四是為低排放煉鋼提供可持續融資。低碳挑戰要求加快技術開發和推廣，需要將突破性的煉鋼技術確定為公共資金支持的關鍵優先領域。

五是加快向循環經濟轉型。物料政策應改變填埋和焚燒的廢物流。應該推動所有廢物的循環利用和再用，并鼓勵將廢物作為制造過程的投入物，鼓勵產品具有可重用性和可回收性。

針對歐洲地區，安賽樂米塔爾還提到要注意綠色邊界調整，改革歐盟排放交易制度第四階段的免費分配基準方法，使之在技術上可行等。

安賽樂米塔爾牽頭組建ResponsibleSteeTM，這是鋼鐵行業第一個多方利益相關者的全球認證計劃，旨在讓企業和消費者相信，在這個標準下認證的鋼鐵已經在供應鏈的各個步驟（從采礦、生產過程，到最后的銷售）負起責任。認證標準包括碳排放、水責任、生物多樣性、人權、勞動法、地方社區、商業誠信和供應鏈管理等方面的要求。

 

文章來源：《世界金屬導報》