Що потрібно для декарбонізації сталі

Сталь може стати символом циркулярної економіки, але тільки якщо уряди запровадять належну політику, спрямовану на кожен крок у ланцюжку поставок.

Знання про основний хімічний процес виробництва заліза старіші за періодичну таблицю Менделєєва: залізна руда + вугілля = залізо + вуглекислий газ. Остання частина – CO2 – поставила металургійну промисловість у центр уваги через її внесок у зміну клімату. Лише на сталь (залізовуглецевий сплав) припадає близько восьми відсотків щорічних світових викидів CO2 і значно більше 10 відсотків, якщо врахувати викиди від виробництва електроенергії та видобутку вугілля.

На щастя, технічно можливо і економічно доцільно усунути майже весь CO2 від виробництва заліза і сталі до середини століття. Однак для цього потрібні цілеспрямовані політичні кроки.

Скорочення викидів у галузі

Перш за все, необхідно визначити первинне джерело викидів. Понад 80 відсотків є результатом початкового етапу: видобутку залізної руди, яка значною мірою складається із заліза та кисню, і хімічного відокремлення кисню. Основним інгредієнтом, що використовується для досягнення цього “відновлення”, є вугілля, яке, звичайно, генерує величезну кількість CO2. На цьому етапі перетворення заліза на сталь стає порівняно низьковуглецевим процесом.

Отже, один із способів скоротити викиди галузі – це взагалі уникнути цього першого кроку, переробляючи більше залізної та сталевої продукції, ніж ми робимо зараз. Хоча рівень переробки заліза і сталі коливається на рівні 80-90% у Сполучених Штатах і понад 80% у всьому світі, факт залишається фактом: сталь придатна для переробки на 100%. Переробка всієї сталі означає підштовхувати дизайнерів до створення продуктів, які легше розбирати, легше видаляти мідну проводку та інші забруднення.

Іншим важливим фактором є ефективність використання базових матеріалів: передусім, використання меншої кількості сталі, а архітектори та інженери-будівельники мінімізують її використання у своїх проектах. Очевидно, що уряди, які є найбільшими покупцями інфраструктури, відіграють тут важливу роль. Але не меншу роль відіграють архітектурні та інженерні професії, а також автовиробники.

Декарбонізація наступних поколінь металургійних заводів потребуватиме іншого типу державного стимулювання, щоб уможливити нові великі капіталовкладення.

Сталь може стати взірцем циркулярної економіки, але тільки якщо уряди запровадять політику, спрямовану на кожен крок у ланцюгу постачання сталі. Переробка та ефективність використання матеріалів додають фізичних, логістичних та управлінських складнощів, а це означає, що галузі не впроваджуватимуть їх автоматично, навіть якщо вони в кінцевому підсумку знизять витрати. Це означає вдосконалення будівельних норм і стандартів виробництва автомобілів (не забуваючи при цьому про більші компроміси з іншими матеріалами, зокрема склом, цементом і металами, такими як алюміній), а також зобов’язання споживачів сталі переробляти весь металобрухт.

Декарбонізація наступного покоління металургійних заводів вимагатиме від уряду іншого підходу, який би уможливив нові великі капіталовкладення. Це нелегке завдання. Ми повинні замінити колишні доменні печі та базові кисневі печі як робочі конячки виробництва чавуну і сталі.

Коли справа доходить до перетворення заліза на сталь, електродугові печі є ефективним рішенням, і зараз на них припадає понад 70 відсотків виробництва сталі в США, порівняно з 15 відсотками в 1970 році і трохи менше 50 відсотків у 2000 році. Для заміни доменних печей, які використовують вугілля, наразі є два варіанти: печі, які використовують низьковуглецевий водень для вилучення кисню із залізної руди; і нові електрохімічні процеси, які можуть робити це за допомогою електроенергії.

Різновиди водневого варіанту (вперше розробленого в 1970-х роках) наразі становлять 5 відсотків світового виробництва сталі, але вони все ще дорожчі за традиційні доменні печі. Додаткові витрати становлять близько 200-300 доларів США за тонну СО2, якого вдалося уникнути, що в 2-3 рази перевищує існуючу ціну на вуглець в Європі і значно вище, ніж ціни на вуглець майже в будь-якому іншому місці. Хоча такі ціни цілком можуть бути виправдані з кліматичної точки зору, для того, щоб стимулювати ринки, потрібні політичні втручання.

Важлива роль політиків

Але хоча декарбонізація сталі виграє від стабільно високих цін на вуглець, насправді їй потрібна більш масштабна і цілеспрямована політична стратегія. Найближче завдання – побудувати першу хвилю заводів з майже нульовими викидами, щоб вони стали новим стандартом.

Перший у світі повнорозмірний завод з виробництва чистої водневої сталі будує компанія H2 Green Steel у місті Боден, що на південь від Полярного кола у Швеції, яка має для цього майже ідеальні політичні умови. Мало того, що енергетичний і сталеливарний сектори Швеції підпадають під дію системи торгівлі квотами Європейського Союзу, так ще й завдяки великим застарілим гідроелектростанціям і новим вітроелектростанціям північна Скандинавія має велику кількість низьковуглецевої електроенергії. Вона також дешева, що дозволило укласти довгострокову угоду про закупівлю електроенергії з норвезькою компанією Statkraft, яка постачає електроенергію за ціною нижче $0,03 за кіловат-годину.

Але для того, щоб продемонструвати цінність нових технологій, уряди повинні надавати більше і більш прямих інвестицій в них – і якнайшвидше.

Ціни на електроенергію нижче $0,03, досяжні за умови, що більша частина електроенергії надходитиме з вітру та (особливо) сонця, дозволили б стартапу Electra, що базується в Колорадо, вийти на беззбитковість завдяки електрохімічному підходу до традиційного виробництва заліза. Наразі компанія фінансується за рахунок 85 мільйонів доларів від венчурних капіталістів, які готові нести більше ризиків, ніж пересічні інвестори.

Політики можуть і повинні втрутитися, щоб допомогти таким технологіям, як H2 Green Steel і Electra, зрушити з мертвої точки. Вони повинні вийти за рамки базової кліматичної політики в масштабах всієї економіки і зосередитися на забезпеченні дешевої, низьковуглецевої електроенергії, а також на зниженні капітальних витрат на нові технології. Закон США про зниження інфляції допомагає виконати перше завдання, але він також не може безпосередньо підтримати революційні технології виробництва заліза. Навіть навпаки, він може зашкодити, оскільки субсидує дослідження водню та уловлювання вуглецю, а не виробництво заліза і сталі з низьким рівнем викидів у цілому. Як тільки приватні фінансисти ознайомляться з новими технологіями, додаткові витрати стануть керованими. Але перші у своєму роді проекти за своєю суттю є ризикованими і потребують підтримки. З цією метою, податковий кредит на виробництво заліза з низьким рівнем викидів був би дуже корисним.

Час має вирішальне значення. На великий парк застарілих високовуглецевих доменних печей в Азії припадає 75% світового виробництва чавуну, і протягом десятиліття, починаючи з 2025 року, вони підлягають дорогому технічному обслуговуванню з перефутерування. Оскільки витрати на перефутерування становлять до 80 відсотків вартості будівництва доменної печі з нуля, існує велика можливість інвестувати в нові, кращі технології. Європа та Америка можуть допомогти з субсидіями в рамках Механізму коригування вуглецевих кордонів ЄС та Закону США про зниження інфляції відповідно. Але для того, щоб продемонструвати переваги нових технологій, уряди повинні забезпечити більше і більш прямих інвестицій в них – і якнайшвидше.

Автори: Кріс Батай, аналітик з питань енергетичної та кліматичної політики, є позаштатним науковим співробітником Колумбійського центру глобальної енергетичної політики;

Гернот Вагнер, економіст з питань клімату в Колумбійській бізнес-школі, є автором нещодавньої книги “Геоінженерія: Азартна гра (Polity, 2021).

Джерело: IPSJournal (Project Syndicate), США

МК

Поделиться:

Схожі записи

Почніть набирати текст зверху та натисніть "Enter" для пошуку. Натисніть ESC для відміни.

Повернутись вверх