Металлургическая промышленность крайне негативно сказывается на экологической обстановке нашей планеты. При этом отказаться от использования стали нереально. К счастью, есть перспективные технологии, которые могут помочь сократить выбросы углерода в металлопромышленности.
Сталь обширно применяется во всем мире и в различных отраслях. Она нужна в строительстве, производстве автомобильных деталей, судостроении и многом другом. В мире каждый год производят около 2 млрд тонн стали, половина которой сделана из первичного сырья. Если не снизить объемы выбросов в металлургической промышленности, то страны никогда не смогут прийти к низкоуглеродной экономике.
Можно ли перейти на производство «зеленой стали»? Однозначно да, однако есть одна сложность: для этого нужно пересмотреть отработанные технологии и перепрофилировать производство, что требует определенных затрат. На разработку имеющейся промышленности уже были потрачены миллиарды и для перехода на низкоуглеродную экономику также понадобятся большие средства.
Пример положительного опыта к «зеленому переходу» есть у энергетики и транспорта. Но металлургическая промышленность тоже потихоньку начинает направляться в сторону «чистого пути» и в разработке сейчас 50 технологий, которые способны значительно снизить выбросы СО2.
Доменная печь
Металлургическая промышленность зависит от угля. То есть 75% энергии обеспечивается углем. Поэтому, чтобы снизить углеродный след, нужно сначала отказаться от ископаемого топлива и перейти на ВИЭ (возобновляемые источники энергии), ЭДП (электродуговые печи).
В настоящее время для производства 70% стали используют доменную печь. В основном корпусе печи в процессе используют кокс. Часть его можно заменить на водород, который удалит кислород из руды и вместо СО2 образуется вода. Для получения зеленого водорода понадобится ВИЭ.
Проблемой является то, что использование на водорода потребуется больше внешнего тепла, чтобы поддерживать высокую температуру. Также в основном корпусе печи привычное топливо нельзя полностью заменить водородом. Но в качестве замены можно использовать биомассу, смешанную с углем.
Но и здесь все не просто. Получить биомассу в промышленных масштабах, нелегко. Например, у нас нет столько отходов от деревообрабатывающих производств, которых хватило бы для полной замены угля. Кроме того, выбросы СО2 снизятся совсем немного по сравнению с использованием кокса. А использование леса в данных целях противоречит устойчивому развитию.
Как вариант, можно использовать процесс захоронения углерода, но имеющиеся технологии еще находятся на этапе тестирования.
Вторичная переработка
Переход на ЭДП подразумевает эффективное использование лома. Проблема в том, что для производства стали используется не более 200 млн тонн лома. Конечно, в ближайшие годы этот объем реально поднять до 700 млн тонн, но этого недостаточно, так как это только треть от имеющегося уровня производства.
При использовании мартеновских печей на каждую тонну стали в атмосферу выбрасывается до 3 тонн СО2, в то время как применение ЭДП производит около 0,4 тонны СО2. Кроме того, это количество можно снизить еще больше, потому большая часть выбросов выпадает на использование электроэнергии от ископаемого топлива. Значит, применение ВИЭ здесь играет большую роль.
По подсчетам экспертов, потребность в объемах вырастет до 2,6 млрд тонн, а значит, нужно будет добиться 80−90% переработки металлолома. Нюанс в том, что после переработки качество стали намного хуже из-за примесей никеля, меди и олова. Поэтому спрос придется компенсировать плавлением новой стали из железной руды.
При отказе от кокса необходимо будет перейти к технологическим процессам железа прямого восстановления (DRI). Смысл этой технологии: производство железа преимущественно из руды, без использования доменных печей.
В качестве топлива здесь используется метан для производства водорода и монооксида углерода, которые превращают железную руду в железо. С одной стороны, этот метод позволяет снизить выбросы СО2, с другой стороны, он потребляет больше электроэнергии в отличие от доменной печи. Но снижение потребления энергии возможно. Сейчас эту технологию используют не более, чем в 5% случаев. Но область начинает стремительно развиваться.
Водород, полученный из метана, можно на 70% заменить зеленым водородом. На данный момент полный перевод DRI на зеленый водород еще в разработке.
Инвестирование
Чтобы все эти задумки стали реальностью, понадобится примерно $1 трлн инвестиций до 2050 года. Европейские же эксперты посчитали, что на операционную деятельность понадобится €60 млрд и около €120 млрд ежегодных расходов.
Как посчитало Международное энергетическое агентство (МЭА), внедрение новых технологий должно произойти как можно скорее, чтобы добиться поставленных целей по снижению выбросов. После того, как технологии появятся на рынке, будет необходимо внедрять по одной установке DRI ежемесячно. Исследования показывают, что в связи с этим, к 2050 году повысится спрос на электроэнергию на 720 ТВтч.
Однако внедрение новых технологий еще на этапе возрождения. Около 2/3 проектов по производству «зеленой» стали сосредоточены в странах ЕС. Индия будет производить до 20% стали в мире к 2030 году, ArcelorMittal и Tata Steel объявили о запуске по крайней мере одного проекта такого рода. Китай в свою очередь занимает первое место по производству стали, но еще не начал работу в этом направлении.
Вперед вырывается Швеция: в планах вложить около $40 млрд в экологичные разработки. Немного уступает Южная Корея и Германия.