钢铁行业占全球碳排放量的 8%，令人震惊。随着气候变化的影响逐渐成为政策制定者和环保人士关注的焦点，钢铁贸易的深度减排对于实现全球排放目标至关重要。

包括澳大利亚首席科学家艾伦芬克尔和澳大利亚首富安德鲁福雷斯特在内的一些人认为，零碳绿色钢铁行业的关键是氢。

2020 年，澳大利亚最大的钢铁生产商BlueScope钢铁排放了该国近 12% 的制造业排放量。现在，BlueScope已表示希望在十年内向零碳绿色钢过渡，并在 2050 年之前将总排放量减少到零。该公司的部分宏伟计划包括建造一个 10 兆瓦的电解槽，将水分解成氢气和氧气。

问题是这项技术尚未得到大规模验证，使用当前技术将使绿色钢变得更加昂贵。

绿色钢铁是如何生产的

传统的炼钢工艺首先将铁矿石转化为生铁，然后将生铁用于炼钢。 由煤制成的焦炭用于转化过程，导致排放很大比例的二氧化碳。

通过使用不含化石的能源（即氢）作为粘合剂而不是焦炭，制造绿色钢铁就不会产生较多的二氧化碳排放。

有两种方法可以在钢铁生产中使用氢气：作为高炉 - 碱性氧气炉 (BF-BOF) 路线中的辅助还原剂或作为称为直接还原铁，或 在DRI工艺中作为唯一还原剂 (H2-DRI)。这样生产生钢的副产品是水蒸气，而不是大量的二氧化碳。

绿色钢铁之路任重而道远

虽然使用氢气作为煤炭的替代品听起来是一个理想的解决方案，但挑战在于生产氢气的成本。电解和蒸汽重整是提取氢气的两个主要过程，能耗极高且成本高昂。这是它在世界范围内没有被大量使用的真正原因。

瑞典 HYBRIT 项目 2018 年的一项研究估计，绿色钢的成本将比传统高炉钢高出约 20% 至 30%。

如果 BlueScope认真对待实现其目标，他们将需要惊人数量的氢气。使用电解槽从水中生产绿色氢气所需的电量是目前在肯布拉港生产钢铁所用电量的 15 倍。

BlueScope钢铁的技术负责人 Chris Page 最近在虚拟市政厅社区会议上讲述了公司的目标和面临的挑战。“就氢气而言，我们将需要大量氢气。我们将进行一个 10 兆瓦的试点，并将 300 兆瓦的氢气用于高炉。目前，澳大利亚最大的电解槽只有 1.25MW。但是想要全氢钢生产，我们将需要像 1400MW 左右的电解槽来做到这一点。为了让您了解我们所讨论的规模，举个例子，今天肯布拉港的日常委会仅需不到 100 兆瓦的电力。也就是说，我们需要目前电力用量的15倍，而且能源必须是可再生的才能实现绿色钢铁转型的目标。”

瑞典 SSAB 公司已小规模验证了绿色钢模型，该公司在项目启动 5 年后生产了 100 吨钢。 虽然世界上第一种不含化石的钢证明了这是可能的，但BlueScope钢铁的技术负责人 Chris Page警告说，向绿色钢的过渡还有很长的路要走。“这不会是一天、一个月或一年，而是几十年。”

BlueScope新任气候变化首席执行官格雷塔·斯蒂芬斯 (Gretta Stephens) 也表示同意这是一项长期战略。“虽然正在进行大量的研究和开发，但这项技术还需要几十年的时间。它需要大量的可再生能源和整个氢能产业才能建立起来，而这不会是BlueScope独自就能做到的。”斯蒂芬斯女士说。

海上风能是关键吗？

海上风电场可以提供生产氢气所需的大部分可再生能源，目前已经有十多个申请在澳大利亚各地进行建设。

气候委员会估计，这种电力将便宜、丰富且不含化石燃料，为当地制造业和新的可再生氢出口行业提供推动力。