炭素を捕捉または削減して鉄鋼を環境に優しいものにしますか?

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FT 編集者の Roula Khalaf が、この週刊ニュースレターでお気に入りの記事を選びました。

鉄鉱石＋石炭＝鉄＋二酸化炭素。 この化学反応は周期表が発明されるずっと前から知られており、製鉄プロセスの重要な部分であり、現代世界の構築に貢献してきました。しかし、鉄 1 トンあたり 2 トン以上の CO₂ が発生するため、気候変動に対処する上で鉄鋼部門は非常に重要となっており、世界の年間温室効果ガス排出量の 10 分の 1 を占めています。

鉄鋼をリサイクルしたり、石炭よりもいくらかクリーンな化石燃料である天然ガスを燃料とする炉で鉄を生産したりする、より環境に優しい方法が役に立ちます。これらを組み合わせると、炭素排出量を最大 70% 削減する方法が提供されます。これらの方法は世界の鉄鋼生産量の 3 分の 1 近くを占め、残りは石炭火力炉によるものです。

製鉄における環境に優しい方法の限界

しかし、それらには限界があります。リサイクルは、スクラップとして使用できる十分な量の既存の鉄鋼が存在する地域に限定されており、これはアジアよりもヨーロッパの助けとなります。天然ガスのプロセスには、原料として高品質の鉄鉱石が必要であり、複雑さとコストがさらに高まります。

もう 1 つのアプローチは、炭素回収・利用・貯留 (CCUS) と呼ばれる技術を使用して、排出物を大気中に放出するのではなく隔離することであり、これには石炭火力発電所の改造が必要です。排出量を最大90パーセント削減できる可能性がある。

しかし、排出量に罰則を与える政策を推進していない国や、スクラビング技術の導入に補助金を出していない国では、既存の石炭火力高炉に CCUS を設置することは費用のかかる改修となります。さらに、この技術により CO₂ の生成量は削減されるかもしれませんが、高炉は、関連する健康リスクを伴うすすや黒色炭素などの他の形態の汚染を生成し続けることになります。

排出量を削減するためのその他のアプローチ

2 つのアプローチにより、石炭にライフラインを渡すことなく排出量を削減できる可能性があります。 Stegra は、以前は H2 Green Steel として知られていたビジネスで、伝統的な製鉄プロセスを使用していますが、 緑色の水素 天然ガスの代わりに燃料として使用されます。同社は、北極圏のすぐ南にあるスウェーデンのボーデンで世界初の商業グリーンスチールプラントを開発中です。

同社は将来の生産量の半分を自動車メーカーのメルセデス・ベンツやポルシェなどの企業に先行販売しており、2026年に操業を開始し、年間約250万トンの鉄鋼を生産し、2030年までに500万トンに増加する計画だ。他の生産会社も4,000万トンの計画を立てている。グリーンスチールの年間生産量。

しかし、電気分解によって水を分解するために再生可能エネルギーを使用して作られるグリーン水素は現在、限られた量しか生産されていない。そこでステグラは地元の安価な再生可能エネルギーを利用して燃料自体を作っている。この鋼材は石炭を原料とする鋼材よりも高価だが、高品質でもあるため、欧州の自動車メーカーはそのために割増料金を支払う用意があるようだ。この技術により炭素排出量を約90パーセント削減できる可能性がある。

Stegra は伝統的な製鉄の変種を導入していますが、他の企業は鉄鉱石の電気分解を使用したより創造的な技術を試みています。これは、電解採取として知られる酸、または溶融酸化物電解として知られる電流のいずれかを使用して鉄を抽出します。

この 2 番目の方法は、米国コロラド州に拠点を置く Electra によってテストされています。従来のプロセスよりも穏やかな温度で鉄鉱石を精製することに取り組んでおり、これにより断続的な鉄生産が可能になり、再生可能エネルギーを直接利用してコストを削減できるようになる。実際、このプロセスを逆にして、鉄が鉄鉱石に戻るときに全固体電池のように電気を放出する可能性があります。

鉄鉱石の電気分解は、従来の石炭によるアプローチと比べて炭素排出量を最大 97% 削減できる可能性があります。このプロセスはまた、鉄に加工できる材料の範囲を広げる可能性がある。これまで廃棄物と考えられていた材料、つまり高炉で使用するには汚れすぎた「座礁」鉱石を使用することになる。

しかし、経済学は依然として投機的な状況にある。エレクトラによれば、1トン当たり約215ドルで鉄を生産できるが、これには原材料の価格（座礁鉱石は無料で入手できる場合もある）と鉄鋼に変換するコストの両方が含まれない。これと比較すると、石炭火力高炉で粗鋼を製造する場合の平均コストは 1 トンあたり約 400 ドル、グリーン水素を使用した場合は 800 ドルにもなります。

エレクトラは、年間約 30 万トンの初期生産量で、今 10 年末までに商業生産を確立することを目指しています。

結論

鉄鋼生産のグリーン化は、気候変動と脱炭素化に関するより広範な問題に取り組むことを意味します。企業は、従来のプロセスに新しい技術層を追加することも、コストをかけてスケールアップできる可能性のある新興技術を探索することもできます。

代替案は、リスクの高い初期段階のアプローチの研究開発です。適切な組み合わせを見つけることが重要であり、業界、金融機関、政府は適切なバランスを見つける必要があります。