Австралия является экспортером номер один в мире как железной руды, так и металлургического угля, ключевых компонентов традиционного производства стали. Вместе эти материалы составляют очень большую часть экспортного дохода Австралии.

Но по мере того, как к 2050 году мир движется к нулевому уровню выбросов, традиционный способ производства стали с использованием угля для питания доменной печи окажется под вопросом.

В целом на производство чугуна и стали приходится около 7% мировых выбросов парниковых газов. Это несовместимо с нулевой чистой мировой экономикой, когда остаточные выбросы необходимо будет компенсировать за счет поглощения углекислого газа из атмосферы. Зрелая технология доменных печей, работающих на угле, в настоящее время доминирует в сталелитейной промышленности, производя 90% ее выбросов.

В течение многих лет обезуглероживание производства стали считалось особенно сложной задачей. Но теперь появляются альтернативы многовековой практике использования угля для производства железа и стали. Исследователи работают над рядом новых способов производства стали с минимальными выбросами или без них. Наиболее перспективен процесс, основанный на использовании водорода.

Наше новое исследование показывает, что сталелитейная промышленность может разработать и внедрить процессы производства экологически чистой стали, чтобы внести свой вклад в необходимые усилия по обезуглероживанию. Для Австралии это открывает огромные возможности для будущего и расширения нашей сталелитейной промышленности по мере того, как мир реагирует на изменение климата.

Как мы можем производить зеленую сталь?

Чтобы устранить выбросы в этом секторе, необходимо несколько вещей. Во-первых, мы должны эффективно использовать сталь в хорошо спроектированных конструкциях. Во-вторых, мы должны восстанавливать и перерабатывать сталь после использования. В-третьих, мы должны найти наилучшие и наиболее масштабируемые процессы для сокращения и, в конечном итоге, устранения выбросов, образующихся при производстве новой стали.

В Австралии недавно было предпринято несколько попыток улучшить процессы производства стали . Rio Tinto разработала технологию HIsarna , которая может сократить выбросы до 80 % при условии, что углерод улавливается и хранится. Здесь также были разработаны другие технологии сокращения выбросов , такие как сухая грануляция шлака , технология впрыска полимера и восстановление на основе древесного угля . Однако эти технологии не могут масштабироваться для обезуглероживания всей стали, производимой в мире.

Есть ли другие варианты? да. Мы начинаем видеть реальные испытания передовых технологий экологически чистой стали, которые могут производить сталь без выбросов.

Эти методы основаны на использовании водорода для удаления молекул кислорода из железной руды с целью получения металлического железа. Лидерами являются водородные шахтные печи, такие как HYBRIT, и системы с псевдоожиженным слоем, такие как HYFOR . Оба этих процесса проходят испытания в Европе.

Мы могли бы даже увидеть прямой электролиз стали с использованием электрического тока для удаления кислорода и устранения потребности в водороде.

Как быстро нам понадобится сырая сталь?

Недавно Австралия объявила о достижении нулевого уровня выбросов к 2050 году . За последние два года многие из основных торговых партнеров Австралии также взяли на себя амбициозные обязательства по сокращению выбросов, в том числе крупные покупатели железной руды Китай, Япония и Южная Корея.

Так чем же может помочь сталелитейная промышленность? В нашей недавней статье мы рассматриваем пять различных сценариев декарбонизации . Мы обнаружили, что единственный сценарий, совместимый с удержанием глобального потепления на уровне ниже 2 ℃, включает агрессивную разработку и внедрение технологий экологически чистой стали.

Это будет означать прекращение использования доменных печей к 2060 году, максимальное использование вторичной переработки стали, а также временное использование газа в производстве железа прямого восстановления. В соответствии с этим нулевым углеродным сценарием к 2060 году преобладают технологии экологически чистой стали.

При создании наших сценариев мы опирались только на существующие технологии, а не на многообещающие, но еще непроверенные технологии, такие как прямое улавливание воздуха и хранение углекислого газа.

Вот как Австралия может извлечь выгоду

Австралия не должна проиграть от перехода от металлургического угля.

Более 95% всей нашей железной руды поступает из региона Пилбара в Западной Австралии, который также обладает прекрасными солнечными ресурсами. Наше моделирование предполагает, что мы могли бы производить электроэнергию с помощью солнечных батарей почти на треть дешевле, чем некоторые зарубежные промышленные центры.

Таким образом, у Австралии есть все шансы стать производителем «зеленой» стали, что существенно повысит стоимость нашего экспорта.

Пилбара может стать регионом, где добывают железную руду, переплавляют в железо и, возможно, в сталь без образования углекислого газа и отправляют за границу. Мы могли бы экспортировать промежуточные продукты, такие как окатыши или горячебрикетированное железо, или, возможно, даже готовую сталь.

Даже если в Австралии не будет развиваться производство экологически чистой стали, мы столкнемся с тем, что мир откажется от металлургического угля.

Кроме того, мы должны убедиться, что будущие технологии производства экологически чистой стали могут использовать австралийские руды, иначе мы рискуем потерять долю рынка. Это связано с тем, что у других крупных экспортеров есть железные руды с разной чистотой и химическим составом, и пока не ясно, как процессы «зеленой» стали будут стимулировать спрос на другие руды. Вполне вероятно, что для производства стали с низким уровнем выбросов потребуется руда с высоким содержанием, но это все еще развивающаяся область исследований.

Грядут перемены, нравится вам это или нет. Нам нужна хорошая политика сейчас, чтобы гарантировать, что Австралия сможет сохранить свою важную роль в глобальной цепочке поставок чугуна и стали.

Нам потребуются местные исследования и разработки, международное партнерство с ведущими странами-производителями технологий и странами-потребителями стали, а также государственная поддержка для крупных инвестиций, необходимых для создания экологически чистой металлургической или сталелитейной промышленности в Австралии.

Мир быстро меняется. Если мы хотим воспользоваться большими возможностями, предоставляемыми «зеленой» сталью, мы должны действовать сейчас, чтобы изучить преимущества расположения железорудных рудников, солнечных ресурсов и портов рядом друг с другом.