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聰明碳+綠氫煉鋼 全球最大鋼鐵廠安賽樂米塔爾:零碳未來要靠我!|從近零到淨零

聰明碳+綠氫煉鋼 全球最大鋼鐵廠安賽樂米塔爾:零碳未來要靠我!|從近零到淨零

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鋼鐵是工業之母,高聳林立的煙囪曾是經濟繁榮的標誌,如今卻是全球暖化的惡夢。但全球鋼鐵龍頭說,它既是毒也是藥。

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鋼鐵業占全球總碳排量的7%~9%,和石化、水泥、冶鋁、化肥並列「最難脫碳」的產業。

2020年9月,全球最大鋼鐵廠安賽樂米塔爾(ArcelorMittal)重磅宣布2030年歐洲廠區減排30%,2050年實現全球營運淨零碳排,與《歐洲綠色新政》和《巴黎協定》同調。

儘管常被當成暖化的罪魁禍首,安賽樂米塔爾卻說:零碳未來要靠我!因為想在本世紀中實現碳中和,將全球升溫控制在1.5度C內,「未來的世界將需要更多,而非更少的鋼鐵」。

發展再生能源需要更多鋼鐵

他們的論點很實際:「鋼鐵將在所有的再生能源上扮演要角,特別是太陽能和風能。每百萬瓦的太陽能發電需要35~45噸鋼,每百萬瓦的風電需要120~180噸鋼。」

「還原鐵礦佔了煉鋼中絕大部分的碳排,」安賽樂米塔爾決定兵分三路,從能源、原料和創造市場上,攻堅碳中和山頭。
第一條路:能源轉型。身為高耗能產業,化石燃料維繫著鋼鐵業的命脈。如今,安賽樂米塔爾找出了四種替代能源:循環碳、再生電力、綠氫煉鋼、碳捕捉與封存。

替代能源的四條路徑

循環碳(circular carbon)是不斷循環利用自然界中的各種碳來達成碳中和,像是利用沼氣、廢塑膠、農林業廢棄物等。

安賽樂米塔爾有一個任務代號「鬥牛士」(Torero)的計畫,在比利時根特(Ghent)斥資5,000萬歐元(約新台幣17億元)興建大型示範工廠,將12萬噸廢木材轉化為生物煤,取代煤炭用來還原鐵礦石,預計2022年底運轉。

再生電力可用於電解或製造氫氣,均可用於還原鐵礦。部分煉鋼廠可自產,如比利時根特廠設有10座風力發電機和太陽能屋頂,可供電1,000萬瓦。安賽樂米塔爾計畫在2020年底前安裝5,000萬瓦的太陽能和風能發電,並打算與綠電業者簽訂再生能源購電協議,為電弧爐煉鋼供電,透過長期採購確保價格穩定,來源明確。

第三招是碳捕捉與碳封存,捕捉煉鋼產生的工業廢氣中的二氧化碳,並轉化為其他能源和資源,或是加以封存,讓它長眠地下。

代號「伊加爾」(IGAR)的計畫在法國敦克爾克(Dunkirk)煉鋼廠試行,估計每小時可從煉鋼廠的廢氣中回收0.5公噸的二氧化碳,經電漿炬高溫重整,轉化成合成氣(synthetic gas),再取代部分的燃煤與焦炭重新注入高爐,以減少碳排。儘管目前仍以燃燒天然氣為主,但安賽樂米塔爾希望未來能循鬥牛士計畫,改用沼氣、廢塑膠等廢物利用,讓碳循環不息。

另一個「氨基甲酸酯」(Carbalyst)計畫,與朗澤科技(LanzaTech)合作,斥資1.65億歐元(約台幣55.8億元)在比利時根特興建示範工廠,捕捉煉鋼高爐排出廢氣中的碳,2022年運轉後,可年產8,000萬公升的生質酒精。

用聰明碳變身除碳產業

「長期來看,結合碳捕捉和碳循環,鋼鐵業即可超越碳中和,翻身成為清除大氣中的二氧化碳的除碳產業。」安賽樂米塔爾的2020年歐洲氣候行動報告說。

以上三招,安賽樂米塔爾統稱為「聰明碳」(smart carbon),並打算借此戰術實現2030年的減碳中程目標。

聰明碳之所以聰明,安賽樂米塔爾的解釋是:每生產1公噸的綠色鋼鐵,還能摸蛤仔兼洗褲,順帶生產250公斤的淨零水泥和200公斤的淨零生物材質(如俗稱PE的聚乙烯),更別談還可以除碳。「假如整個歐洲鋼鐵業都轉用聰明碳,我們將可滿足歐洲60%以上的聚乙烯塑料需求,相當於所有塑料和纖維需求的30%。」

完美的零碳煉鋼食譜

2030年之後,安賽樂米塔爾打算出新招:綠氫煉鋼。理想上,用太陽能和風能產生的再生電力來電解水,再用產生的氫來還原鐵,儼然是完美的零碳煉鋼食譜,但最大的困難就是成本過高,估計最多增加80%,比聰明碳的30%還高。

但預期2030年後綠氫技術將更成熟,價格走低,產量走高,為此要提早佈局。它在德國漢堡試點,2023年歐洲唯一的一座直接還原鐵(Direct reduced iron)電弧爐煉鋼廠將開始運轉,測試綠氫還原鐵礦石的能力,預計初期可年產10萬公噸零碳鋼鐵。

第二條路,原料。提高廢鋼使用,並盡可能在地採購,減少運輸碳排。廢鋼可再製成新鋼,只要用再生能源,碳足跡很低。但安賽樂米塔爾也指出,目前的廢鋼供應量僅足以支撐全球鋼鐵產量的1/3,即使到2050年,廢鋼也僅佔不到一半,「因此直到2100年左右,世界將繼續依賴鐵礦石。」

第三條路,成立綠色鋼鐵品牌XCarb,做三件事:

  1. 成立創新基金,和電商龍頭亞馬遜一樣,向全球金頭腦求解。創新基金將投資任何能直接加速鋼鐵業實現碳中和煉鋼的突破性技術。安賽樂米塔爾表示投資對象無上限,投資金額也無上限。
  2. 推出鋼鐵業第一個綠色鋼鐵認證:類似能源業的再生能源憑證(Renewable Energy Certificates),讓客戶據此抵銷範疇三(供應鏈)的碳排量,也幫安賽樂米塔爾自己的範疇三排放減排。
  3. 賣綠色鋼鐵:以廢鋼為原料,用再生能源和電爐生產的低碳鋼材,每公噸的碳排是0.3噸,遠低於傳統煉鋼的1.85噸。

技術、品牌、產品,安賽樂米塔爾至今已經投入3億歐元(約台幣101億元),但鋼鐵業是一個低毛利、高資本,卻割喉競爭的產業,「今天,轉型為碳中和鋼鐵最大的障礙……就是缺乏對的市場條件。」安賽樂米塔爾的2020年歐洲氣候行動報告說,無論是用聰明碳或綠氫,綠色鋼鐵的成本都會比傳統高碳排的煉鋼高出30%~80%,價格上難以競爭。

制度是鋼鐵業走向淨零之路的最後一塊磚,安賽樂米塔爾認為《歐洲綠色新政》中的「碳邊界調整」(Carbon Border Adjustment)是關鍵,藉由對進口鋼材開徵碳關稅,讓低碳、零碳鋼材有機會公平競爭,也防堵有業者跑去管制寬鬆的第三地煉鋼,不僅轉嫁空污,對全球減碳更是有害無益。


【小檔案】

  • 零碳時間點:2050年
  • 目前碳排狀況:尚未有數字
  • 主要減碳策略與計畫:1. 轉型再生能源(循環碳、再生電力、綠氫煉鋼、碳捕捉與封存),2.提高廢鋼使用,3.投資減碳科技,4.開創綠鋼品牌和推動綠鋼認證
  • 預計投入金額:至今已經投入3億歐元(約台幣101億元)
 

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