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中國(guó)鐵合金網(wǎng)訊：近年來(lái)，全球氣候變化問(wèn)題持續(xù)受到關(guān)注，各國(guó)陸續(xù)公布“碳中和”目標(biāo)計(jì)劃。鋼鐵工業(yè)作為能源密集型行業(yè)，是碳排放大戶，低碳發(fā)展勢(shì)在必行。一直以來(lái)，全球范圍內(nèi)的主要鋼鐵企業(yè)都十分關(guān)注低碳發(fā)展，并紛紛制定中長(zhǎng)期低碳減排目標(biāo)，參與低碳政策研討，布局前沿低碳技術(shù)等，積極探索低碳發(fā)展路徑�！妒澜缃饘賹�(dǎo)報(bào)》特別開(kāi)設(shè)“洞悉·鋼鐵企業(yè)低碳發(fā)展路徑”專欄，分析全球范圍內(nèi)各主要鋼鐵企業(yè)在低碳發(fā)展方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的效果以及未來(lái)的布局、路徑等，以期為行業(yè)企業(yè)提供相關(guān)參考。

 

1 企業(yè)概況

安賽樂(lè)米塔爾由原安賽樂(lè)集團(tuán)和米塔爾鋼鐵公司在2006年重組而來(lái)，在隨后的13年時(shí)間里其粗鋼產(chǎn)量一直位居全球第一。2019年，安賽樂(lè)米塔爾粗鋼產(chǎn)量為8980萬(wàn)噸，被中國(guó)寶武集團(tuán)超越，位居全球第二位。2020年，安賽樂(lè)米塔爾粗鋼產(chǎn)量為7150萬(wàn)噸。

安賽樂(lè)米塔爾在四大洲的17個(gè)國(guó)家擁有煉鋼業(yè)務(wù)，聯(lián)合鋼鐵廠和小型鋼廠共有38家（出售其美國(guó)公司之后）。歐洲對(duì)碳減排的持續(xù)關(guān)注推動(dòng)安賽樂(lè)米塔爾在低碳發(fā)展道路上不斷探索。2019年底，安賽樂(lè)米塔爾宣布到2030年將其歐洲業(yè)務(wù)的碳排放量減少30%的目標(biāo)（以2018年為基準(zhǔn)），2020年9月30日，安賽樂(lè)米塔爾宣布在2050年整體實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的發(fā)展目標(biāo)。

 

2 低碳發(fā)展回顧

2.1碳排放強(qiáng)度

根據(jù)安賽樂(lè)米塔爾2019年首次發(fā)布的氣候行動(dòng)報(bào)告，自2007年以來(lái)安賽樂(lè)米塔爾的碳排放強(qiáng)度在波動(dòng)中下降。2018年，安賽樂(lè)米塔爾所有煉鋼線路總體平均碳排放強(qiáng)度為噸鋼2.12噸CO2，碳排放總量為1.94億噸（僅鋼鐵生產(chǎn)業(yè)務(wù)）。值得關(guān)注的是，2018年安賽樂(lè)米塔爾的廠區(qū)數(shù)量較2007年增加了6%，而且出于對(duì)結(jié)構(gòu)性市場(chǎng)需求變化的反應(yīng)，長(zhǎng)流程煉鋼在其生產(chǎn)中的占比從73%增加到78%。長(zhǎng)流程煉鋼碳排放強(qiáng)度遠(yuǎn)高于短流程煉鋼，因此，碳排放的波動(dòng)下降從側(cè)面反映出安賽樂(lè)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(lè)米塔爾噸鋼碳排放維持在2018年水平。根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，2019年全球鋼鐵業(yè)平均碳排放強(qiáng)度為噸鋼1.83噸CO2。安賽樂(lè)米塔爾的平均碳排放強(qiáng)度更高，與其生產(chǎn)中長(zhǎng)流程占比高關(guān)系較大。根據(jù)已有數(shù)據(jù)，2018年安賽樂(lè)米塔爾78%的鋼材生產(chǎn)采用長(zhǎng)流程工藝，而全球平均占比約71%。

2.2 碳效率

鋼鐵生產(chǎn)依賴于一些影響碳排放強(qiáng)度的外部因素。安賽樂(lè)米塔爾認(rèn)為，這些因素主要與市場(chǎng)和政府政策有關(guān)，企業(yè)改變的能力有限。為此，安賽樂(lè)米塔爾在2007年創(chuàng)建了一個(gè)內(nèi)部評(píng)價(jià)指標(biāo)——碳效率，在指標(biāo)計(jì)算過(guò)程中，將影響碳排放的主要外部因素標(biāo)準(zhǔn)化，如原材料質(zhì)量、廢料和爐渣的再利用以及用電排放強(qiáng)度等。在沒(méi)有這些因素的情況下，碳效率指標(biāo)可以監(jiān)測(cè)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(shù)等，從而表征集團(tuán)內(nèi)部各個(gè)鋼廠的表現(xiàn)。

數(shù)據(jù)顯示，2007年至2018年安賽樂(lè)米塔爾各廠區(qū)總體碳效率提高了9%，這比在受外部因素影響下評(píng)估安賽樂(lè)米塔爾的總體平均碳排放強(qiáng)度顯示出的結(jié)果有所提高。

 

3 低碳發(fā)展戰(zhàn)略分析

基于公司的中期及遠(yuǎn)期碳減排目標(biāo)，安賽樂(lè)米塔爾制定了一系列措施并已經(jīng)實(shí)施諸多項(xiàng)目，總體來(lái)說(shuō)分為智能碳路線和創(chuàng)新的直接還原鐵（DRI）路線。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這兩種路線都將受益于向氫能源的轉(zhuǎn)變，但就中期來(lái)看，智能碳路線更具商業(yè)可行性，且可以為低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)附加值。安賽樂(lè)米塔爾相信這兩條路線的同時(shí)推進(jìn)將塑造其低碳發(fā)展之路的巨大優(yōu)勢(shì)，到2030年其Scope1碳排放將顯著減少，歐洲地區(qū)（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(lè)米塔爾歐洲公司噸鋼碳排放1.6噸）。此外，安賽樂(lè)米塔爾還將開(kāi)發(fā)新方法增加長(zhǎng)流程煉鋼中的廢鋼用量。在中期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)中，智能碳路線和增加廢鋼用量將作出更多貢獻(xiàn)。

創(chuàng)新的DRI路線，特別是使用綠氫的DRI技術(shù)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(jìn)展以發(fā)揮有意義的作用。

此外安賽樂(lè)米塔爾認(rèn)為，向清潔能源的轉(zhuǎn)變將貫穿于上述兩種路線的發(fā)展之中，并將循環(huán)碳、清潔電力以及碳的捕集與存儲(chǔ)（CCS）歸結(jié)為清潔能源實(shí)現(xiàn)的三種形式。

循環(huán)碳是指依靠地球的自然碳循環(huán)，利用可持續(xù)發(fā)展的林業(yè)和農(nóng)業(yè)殘留物等生物廢料來(lái)生產(chǎn)用于煉鋼的生物能源，從而實(shí)現(xiàn)碳中和。此外，利用廢塑料作為能源，結(jié)合CCS技術(shù)，可以將原本以CO2形式排放的碳轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴類（乙醇）或固體（塑料）。如果歐洲鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)向使用生物能源，每年將需要大約2億-2.5億噸的生物質(zhì)和廢棄物。如果鋼鐵工業(yè)采用碳中和方式進(jìn)行生產(chǎn)，將能夠滿足塑料需求的30%。投資方面，使整個(gè)歐洲鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)向生物能源，對(duì)清潔能源體系的投資估計(jì)為500億-700億歐元。

清潔電力是來(lái)自太陽(yáng)能和風(fēng)能等不排放CO2的能源，是一種碳中性能源。鋼鐵工業(yè)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(chuàng)新會(huì)逐步降低成本，但仍需較長(zhǎng)時(shí)間才能使清潔電力和H2達(dá)到惠及鋼鐵行業(yè)的規(guī)模和成本。如果使歐洲鋼鐵工業(yè)完全轉(zhuǎn)向清潔電力，將意味著電力消耗增加15%，所需的能源基礎(chǔ)設(shè)施投資將達(dá)到4500億-7000億歐元。

CCS技術(shù)能夠捕集CO2，將其運(yùn)輸并安全地儲(chǔ)存在地下，避免化石燃料的排放。據(jù)估計(jì)，僅北海盆地就有高達(dá)30萬(wàn)噸的CO2儲(chǔ)存能力。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將CCS與循環(huán)碳結(jié)合起來(lái)，可以使鋼鐵工業(yè)超越碳中性。如果整個(gè)歐洲鋼鐵工業(yè)通過(guò)CCS實(shí)現(xiàn)碳中和，估計(jì)每年將有1.5億-2億噸CO2的運(yùn)輸和儲(chǔ)存需求，需要1000億-1500億歐元的基礎(chǔ)設(shè)施投資。

3.1智能碳路線

智能碳路線就是通過(guò)在煉鐵的高溫控制還原環(huán)境中利用所有可用的清潔能源探索碳中和鋼鐵生產(chǎn)，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(yīng)外部能源基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)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(shù)將被應(yīng)用以確保整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的碳中和。

現(xiàn)階段，智能碳路線將側(cè)重于利用廢物流中的循環(huán)碳源，然后捕集由此產(chǎn)生的碳排放，存儲(chǔ)或重復(fù)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展和具有成本效益的H2成為可能，將過(guò)渡到使用H2。據(jù)悉，在安賽樂(lè)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(shè)清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)基于生物能源和CCS的智能碳。

智能碳路線包含許多互補(bǔ)的技術(shù)，這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)漸進(jìn)的發(fā)展，并可以互相結(jié)合提供額外的價(jià)值，具體項(xiàng)目有Carbalyst？、IGAR 、Torero及3D（DMXTMDemonstration in Dunkirk）等。

Carbalyst是收集碳?xì)怏w，并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)物質(zhì)。其中的首個(gè)商業(yè)產(chǎn)品項(xiàng)目是安賽樂(lè)米塔爾在歐盟地平線2020Steelanol支持下，與其合作伙伴L(zhǎng)anzatech共同開(kāi)發(fā)，將廢氣轉(zhuǎn)化為生物乙醇的項(xiàng)目。安賽樂(lè)米塔爾正在比利時(shí)的根特廠建設(shè)工業(yè)規(guī)模示范廠，完工后將每年收集廠內(nèi)15%的廢氣，并將其轉(zhuǎn)化為8000萬(wàn)升生物乙醇。這一結(jié)果將相當(dāng)于每年減少10萬(wàn)輛電動(dòng)汽車或600次跨大西洋航班的CO2排放量。據(jù)相關(guān)研究，與化石燃料相比，這種生物乙醇可以減少高達(dá)87%的CO2，因此能夠支持運(yùn)輸部門脫碳，作為全面電氣化過(guò)渡期間的中間解決方案。這個(gè)耗資1.65億歐元的項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2022年完工，安賽樂(lè)米塔爾表示，將在未來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大Carbalyst產(chǎn)品系列至其他生物化學(xué)品和生物材料。

IGAR是從高爐捕集CO2，將其轉(zhuǎn)換成合成氣（由CO和H2構(gòu)成），注入到高爐中代替化石燃料，以還原鐵礦石。這一過(guò)程通過(guò)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(lái)，考慮用生物氣或廢塑料代替CH4，進(jìn)一步促進(jìn)循環(huán)碳的使用。同時(shí)，隨著等離子體火炬使用清潔能源，整個(gè)過(guò)程的碳排放可以進(jìn)一步降低。目前安賽樂(lè)米塔爾正在法國(guó)的敦刻爾克建設(shè)一個(gè)耗資2000萬(wàn)歐元的工業(yè)規(guī)模試點(diǎn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目得到了法國(guó)環(huán)境與能源控制署（ADEME）的支持，用于建造等離子體火炬。同時(shí)，為測(cè)試使用等離子體火炬產(chǎn)生的熱合成氣，在同一家鋼廠同時(shí)開(kāi)展了另外一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目。

Torero是從廢木材中生產(chǎn)生物煤（循環(huán)碳的一種），以取代目前注入高爐的化石燃料煤。安賽樂(lè)米塔爾正在其比利時(shí)根特廠建設(shè)一個(gè)耗資5000萬(wàn)歐元的大型示范工廠，目標(biāo)是每年將12萬(wàn)噸廢木材轉(zhuǎn)化為生物煤，預(yù)計(jì)將于2022年底投入運(yùn)營(yíng)。未來(lái)，項(xiàng)目將會(huì)使循環(huán)碳的來(lái)源擴(kuò)大到其他生物基廢物和塑料垃圾。

3D為碳捕集試點(diǎn)項(xiàng)目，目前安賽樂(lè)米塔爾正在其法國(guó)敦刻爾克廠建設(shè)該項(xiàng)目，該技術(shù)預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)從廢氣中捕集0.5噸CO2。在碳捕集、存儲(chǔ)與利用方面，安賽樂(lè)米塔爾還參與了Carbon2Value項(xiàng)目，北極光（North Lights）和波托斯（Porthos）的碳運(yùn)輸和儲(chǔ)存項(xiàng)目等。

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

3.2 創(chuàng)新的DRI路線

創(chuàng)新的DRI路線將逐漸從DRI（采用CH4生產(chǎn)）-EAF生產(chǎn)路線緩慢過(guò)渡到DRI（采用H2生產(chǎn)）-EAF生產(chǎn)路線，但發(fā)展速度取決于技術(shù)的成熟度，以及可供使用的H2性價(jià)比是否足夠高。與此同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)完全的碳中和，仍然需要通過(guò)使用可持續(xù)的生物質(zhì)生產(chǎn)生物能源，即在這一過(guò)程中加入循環(huán)碳。與智能碳路線不同，氫基DRI路線不會(huì)產(chǎn)生任何其他碳中性產(chǎn)品，如水泥和生物材料等。安賽樂(lè)米塔爾預(yù)計(jì)，在恰當(dāng)?shù)馁Y金支持下，其將在2025年左右在歐洲建立首個(gè)氫基DRI示范工廠，但在2030年前不太可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。與目前相比，在安賽樂(lè)米塔爾歐洲公司主要運(yùn)用藍(lán)氫和CCS的DRI路徑將使生產(chǎn)成本增加50%，主要運(yùn)用綠氫的DRI路線將使生產(chǎn)成本增加80%。安賽樂(lè)米塔爾創(chuàng)新的DRI碳減排路線如圖2所示。為實(shí)現(xiàn)2050年凈零碳排放的遠(yuǎn)期目標(biāo)，安賽樂(lè)米塔爾正在設(shè)計(jì)和投資一個(gè)用氫代替CH4直接還原鐵礦石的工業(yè)規(guī)模項(xiàng)目，它采用“變壓吸附”從現(xiàn)有工廠的廢氣中分離出純度95%以上的H2，目標(biāo)是在2025年左右達(dá)到工業(yè)和商業(yè)成熟，最初每年的生產(chǎn)規(guī)模為10萬(wàn)噸。

 

4 管理與政策建議

為有效部署氣候行動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，安賽樂(lè)米塔爾建立了完善的管控與風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)制度。公司對(duì)氣候變化的應(yīng)對(duì)由集團(tuán)氣候變化和環(huán)境委員會(huì)（CCEC）在高層管理層進(jìn)行協(xié)調(diào)和推進(jìn)。部門計(jì)劃的更新由集團(tuán)CO2技術(shù)委員會(huì)提供，利益相關(guān)者的期望和參與由集團(tuán)溝通、企業(yè)責(zé)任、戰(zhàn)略、商業(yè)和政府事務(wù)等團(tuán)隊(duì)提供。

政策方面，安賽樂(lè)米塔爾基于對(duì)相關(guān)發(fā)展路徑的研究與評(píng)估，提出了鋼鐵行業(yè)低碳發(fā)展的相關(guān)建議。

一是建立全球公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，以避免碳泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。這是為了確保承受碳減排較高運(yùn)營(yíng)成本的鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品，能夠與來(lái)自高排放鋼鐵企業(yè)的進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。

二是獲得充足且負(fù)擔(dān)得起的清潔能源。讓鋼鐵行業(yè)獲得充足且負(fù)擔(dān)得起的可再生電力的政策，將是擴(kuò)大清潔能源途徑的關(guān)鍵。

三是促進(jìn)必要的能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。除了豐富的可再生電力，還需要政策支持對(duì)氫基礎(chǔ)設(shè)施的投資，以推進(jìn)大規(guī)模的氫工藝。對(duì)于采用CCS途徑的化石燃料，實(shí)施政策對(duì)于加快碳運(yùn)輸、儲(chǔ)存基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)的發(fā)展也很重要。

四是為低排放煉鋼提供可持續(xù)融資。低碳挑戰(zhàn)要求加快技術(shù)開(kāi)發(fā)和推廣，需要將突破性的煉鋼技術(shù)確定為公共資金支持的關(guān)鍵優(yōu)先領(lǐng)域。

五是加快向循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。物料政策應(yīng)改變填埋和焚燒的廢物流。應(yīng)該推動(dòng)所有廢物的循環(huán)利用和再用，并鼓勵(lì)將廢物作為制造過(guò)程的投入物，鼓勵(lì)產(chǎn)品具有可重用性和可回收性。

針對(duì)歐洲地區(qū)，安賽樂(lè)米塔爾還提到要注意綠色邊界調(diào)整，改革歐盟排放交易制度第四階段的免費(fèi)分配基準(zhǔn)方法，使之在技術(shù)上可行等。

安賽樂(lè)米塔爾牽頭組建ResponsibleSteeTM，這是鋼鐵行業(yè)第一個(gè)多方利益相關(guān)者的全球認(rèn)證計(jì)劃，旨在讓企業(yè)和消費(fèi)者相信，在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下認(rèn)證的鋼鐵已經(jīng)在供應(yīng)鏈的各個(gè)步驟（從采礦、生產(chǎn)過(guò)程，到最后的銷售）負(fù)起責(zé)任。認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)包括碳排放、水責(zé)任、生物多樣性、人權(quán)、勞動(dòng)法、地方社區(qū)、商業(yè)誠(chéng)信和供應(yīng)鏈管理等方面的要求。

 

文章來(lái)源：《世界金屬導(dǎo)報(bào)》