绿色钢铁为减少二氧化碳排放带来希望

在最近的就职演讲中，比勒陀利亚大学（UP）材料科学与冶金工程系的查尔斯·西亚西亚亚教授重点讲述了“绿色钢铁”的利弊。绿色钢铁采用更可持续的生产方法，其二氧化碳排放量比传统炼钢减少90%，从而为降低碳排的世界带来希望。

“传统炼钢占全球二氧化碳排放量的10%，很明显，我们已经到了尽力扭转其高碳影响的极限，”西亚西亚亚教授在其题为‘钢铁设计与加工进展以遏制温室气体排放’的演讲中表示，“绿色钢铁就是答案。”

虽然过去40年来，每吨传统钢铁所消耗的能源已减少60%以上，但进展已陷入停滞；现在每吨钢铁的二氧化碳排放量达到两吨。

“过去20年来并没有显著的改善，我们似乎已经达到了边际收益递减的临界点，”西亚西亚亚教授说。

因此，钢铁行业的二氧化碳排放已成为一个严重的可持续性问题。

虽然每吨传统钢铁的能源消耗量已低于40年前，但全世界的钢铁产量却大大增加——每年总产量约为2亿吨——因此排放量也更多。西亚西亚亚教授指出，在中国这个最大的钢铁生产国，年度碳排放量从1980年到2020年间飙升了1000%，从1.9亿吨增加到了19亿吨。如果钢铁排放继续以当前速度增长，全球变暖将会加剧。绿色钢铁通过大幅减少传统炼钢的排放，将有助于遏制全球气温上升。

“因此，需要以一种更可持续的方式，即符合可持续发展目标13（气候行动）的方式，来生产钢铁，”西亚西亚亚教授说。“绿色钢铁的二氧化碳排放量减少90%，将有助于到2050年全球温度升幅保持在1.5ºC，而不是3ºC或以上，”他补充道，并引用了显示2050年碳排放路径的气候学研究。“绿色钢铁带来了希望。”

话虽如此，过渡到接近零碳排放也伴随着自身的挑战。

EBIT学院院长温安德·斯泰恩教授；查尔斯·西亚西亚亚教授；学术副校长洛雷塔·费里斯教授

“绿色钢铁并非免费；有一个难题——能源，”西亚西亚亚教授说，他解释说，采用氢途径每吨钢铁需要多消耗约30%的能源。

绿色钢铁的生产只能使用清洁和可再生能源，这意味着只能使用绿色氢气——利用太阳能或风力涡轮机从水中生产。这将需要大规模投资太阳能和风能。

除此之外，绿色炼钢仍然使用了一些碳，尽管只是传统炼钢中使用碳的一小部分。

“对于绿色钢铁，碳用于降低铁的熔点，减少铁粉因氧化而着火的风险，并充当合金元素，”西亚西亚亚教授解释说。

绿色氢气的生产、储存和运输也面临挑战。此外，最大的问题是如何处理现有的炼钢基础设施和设备。

“如何重新利用它们？”西亚西亚亚教授问道。

他总结说，虽然绿色钢铁面临挑战，但这些挑战必须被视为创新的机会。