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        當我們談論低碳排放鋼材時,這些術語要用準!

        2023-12-22 09:45:00

          世界鋼鐵協會
          雖然工業革命以來,鋼鐵生產一直以煤炭作為能源,但是像其他行業一樣,鋼鐵行業也在向著大幅降低二氧化碳和其他溫室氣體排放水平的未來轉型。然而,行業內有關術語尚未明確定義,同一個詞可能在“我覺得”和“你覺得”之間,代表截然相反的意義。
          比如,我們經常提及“綠色鋼材”,有人認為這只是一個營銷術語,既沒有定義,也沒有范圍,想用就用;還有人認為,這是一個需要官方認證的專業術語,企業想使用這個術語界定自己產品,得覆蓋可持續發展的全部范疇。雖然這兩部分人群的想法都有些極端,但是究竟多“綠”的鋼材才能被稱作“綠色鋼材”?“綠色鋼材”是不是“潔凈鋼”或“零碳鋼”?“凈零碳鋼”“零碳鋼”“低碳鋼”之間的分界線究竟在哪里?為了明晰這些概念,世界鋼協在本文嘗試規范一些術語的定義。
          “低碳排放鋼”:2021年,雖然大部分鋼材依舊使用化石燃料作為還原劑生產,但許多鋼鐵企業已經開發出了或者正在開發一些能夠顯著降低核心鋼鐵工藝碳排放的技術。這催生了一個全新的鋼鐵產品系列——低碳排放鋼材。舉例來看,蒂森克虜伯和日本制鐵兩家公司已經啟動一系列高爐氫氣利用的試驗,目的是大量減少鋼鐵生產過程中的二氧化碳排放;位于阿聯酋的酋長國鋼鐵公司,每年從煉鐵廠產生的二氧化碳富集煤氣中捕獲80萬噸二氧化碳,然后將其注入成熟的油田永久封存;河鋼集團正在興建的一座年產能120萬噸的氫冶金直接還原鐵示范項目,使用綠氫和藍氫,探索出了一條具有實踐意義的“零碳排放冶金路線”;安賽樂米塔爾正在比利時根特興建一座大型設施,將鋼廠的廢氣轉化為乙醇,轉化后的乙醇可用于生產合成燃料等。2018年,首鋼集團也開始運營一座類似的商業性設施,投產第一年就生產出了3000萬升可用于商業銷售的乙醇。
          這樣的例子在全球鋼鐵行業內比比皆是。2019年,紐柯鋼鐵公司在美國密蘇里州興建了美國第一座風能供電的煉鋼廠。這是紐柯鋼鐵公司與當地公用事業部門的合作項目,雙方達成電力采購協議后將為上述煉鋼廠供應源源不斷的清潔電力。此外,耶弗拉茲集團設在美國科羅拉多州的洛基山鋼鐵公司正在嘗試從煤炭發電轉向太陽能發電,將打造該國規模最大的就地配套的太陽能發電廠;巴西綠色鋼鐵公司正在采用100%木炭生產低碳排放鋼材;塔塔鋼鐵正在開發一種新式熔融冶煉工藝——HIsarna工藝,該工藝可在不使用煉焦爐或燒結設施的情況下生產鐵,并且采用碳捕捉技術(CCS)捕集煤氣中的二氧化碳。
          盡管隨著法規、社會期望以及科技的發展變化,“低碳”的含義將改變,但是世界鋼協認為采用上述新技術、工藝生產出來的鋼材都可以視為低碳排放鋼材。然而,業內和相關機構關于如何準確稱呼這類鋼材存在分歧,世界鋼協傾向于稱其為“低碳排放鋼”。世界鋼協認為,這樣表達起來更加方便、直觀且易于理解。許多機構選擇稱其為“綠色鋼材”。實際上,他們稱這類鋼材為“綠色鋼材”,是為了突出自身的環保意識以輔助營銷。世界鋼協認為,“綠色鋼材”可以指代很多類型的鋼材,例如采用突破性技術生產的鋼材、利用廢鋼生產的鋼材、再利用和再制造的鋼材,又或者是通過購買碳排放指標或碳匯生產的鋼材(實際并沒有在鋼鐵產品生產過程減少碳排放)。因此,世界鋼協更傾向于采用“低碳排放鋼”這一表述方式。
          “零碳鋼”:鋼鐵企業要想生產出真正的“零碳鋼”,那么其在生產過程中就不能排放任何二氧化碳,要求十分嚴苛。雖然,目前行業內有許多技術正在朝著這個方向發展,但“零碳鋼”的表述過于絕對。生產商在供應鏈中,由于使用含碳電極,或者在關聯工藝中使用天然氣,可能會產生殘余碳排放,如果不使用碳匯來抵消這類碳排放,那么就無法生產“零碳鋼”。更何況,碳是鋼鐵的核心成分,可以將鋼材與純鐵區分開。世界鋼協認為,雖然這種合金化的碳可以取自非化石能源,但是碳的存在足以表明“零碳鋼”這一術語并不恰當。
          “凈零碳鋼”/“碳中和鋼”:如果鋼材生產時排放到大氣中的溫室氣體量能夠與利用碳匯設施從大氣中收集的排放物量平衡,那么這種鋼材就可以被稱作“凈零碳鋼”或“碳中和鋼”。為實現真正意義上的碳中和,“凈零碳鋼”的生產可能需要在其他環節進行“碳抵償”。需要注意的是,如果生產企業認為自己實現了生產運營碳中和,那么就要保證自己生產邊界、統計方法的高透明度及所采用的抵償辦法的高可信度。
          “零化石燃料鋼”:目前,全球范圍內已經有少數幾家鋼鐵企業開始推廣“零化石燃料鋼”。所謂“零化石燃料鋼”是指在鋼材生產過程中,既沒有使用任何化石燃料(例如煤炭或天然氣),又沒有使用任何化石燃料的衍生能源。需要注意的是,雖然所有“零化石燃料鋼”都是低碳排放鋼材,但不是所有低碳排放鋼材都可以被稱為“零化石燃料鋼”。例如,對于采用碳捕獲和碳存儲技術生產的低碳排放鋼材,雖然生產過程中沒有排放二氧化碳,但是可能仍在使用天然氣或煤炭。
          “潔凈鋼”:這是在鋼鐵行業普遍使用的一個專業術語,指含有較低水平雜質、氧化物、摻雜物的鋼材,或者含有較低或超低水平金屬溶解碳的鋼材。世界鋼協曾在2004年發布的《潔凈鋼生產工藝技術》中使用該術語,并且具有特定含義。因此,在一些關于氣候變化的特定語境中,世界鋼協不使用“潔凈鋼”一詞。
          “脫碳”:世界鋼協一般不會使用“脫碳”一詞描述鋼鐵生產。鋼鐵企業需要消除的是鋼材生產過程中產生的溫室氣體或二氧化碳,鋼材生產工藝本身并不需要。這和世界鋼協不采用“零碳鋼”的理由相近。許多有前景的突破性技術依舊需要使用碳作為化學還原劑,但要防止有害的溫室氣體排入大氣層。雖然鋼鐵行業的排放物最終將“脫碳”,但煉鐵工藝本身可能不會實現真正的“脫碳”。有別于傳統的高爐、直接還原鐵或電爐技術,突破性技術以完全不同的方式生產低碳排放鋼材。目前行業內已知正在開發的突破性技術包括:氫還原技術,鐵礦石電解技術,碳捕獲、利用與封存技術(CCUS)等。
          氫是一種關鍵的媒介物質,將氫氣作為還原劑可以顯著降低鋼鐵行業的溫室氣體排放水平。氫往往因自身的“減碳能力”不同而被賦予某種顏色前綴,同時也被分為“低碳氫”“化石氫”兩大類。
          世界鋼協表示,行業內提及的“低碳氫”具體包括以下3種:一是使用清潔電力通過電解水工藝制取的綠氫,二是綜合使用蒸汽甲烷重整工藝和CCS技術,利用天然氣制取的藍氫,三是使用其他低碳電力(如核電)電解生產的氫,或者單獨使用CCS技術生產的氫。
          “化石氫”則指利用化石燃料但不使用減碳工藝生產的氫,主要包括兩種:一是使用蒸汽甲烷重整工藝,利用天然氣生產的氫,但由于該工藝不使用CCS技術,所以一同產生的二氧化碳會被排入大氣,因而被稱為灰氫;二是使用煤炭氣化技術生產的氫,生產這種氫的溫室氣體排放水平遠高于其他氫,被稱為棕氫或黑氫。
          《中國冶金報》(2023年12月22日 02版二版)

        來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

        編輯:宋玉錚

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