鋼鐵是現代社會的核心支柱之一，作為最重要的工程和建築材料之一，它存在於我們生活的許多方面。然而，鋼鐵行業現在需要應對減少其碳足跡的壓力，無論是從環境還是經濟的角度。目前，鋼鐵行業是全球三大二氧化碳排放者之一（僅次於能源電力和建築），每生產1噸鋼就會排放出平均1.85噸的二氧化碳，佔全球二氧化碳排放量的約8%。

摘要

• 世界鋼鐵協會預測2023年全球鋼鐵需求將增長2.2%，達到18.8億噸；但是由於俄烏戰爭和能源價格等因素仍存在較高不確定性。
• 在實現鋼鐵生產的脫碳化的過程中，不同的地區和企業可能會採取不同的策略和步驟，取決於他們的資源、市場和政策環境，其中歐洲的鋼鐵企業正面臨著脫碳化的挑戰更緊迫。
• 要實現鋼鐵生產的脫碳化，有多種技術選項可以考慮，包括氫氣注入、固體生物質替代、零碳電力替代、碳捕獲和存儲（CCS）改造以及這些脫碳化方法的組合
• 歐洲企業迫於政策壓力有可能將領導這種轉型，而美國目前擁有相應技術和相對的成本優勢。中國和印度，希望平衡經濟增長和氣候目標，較快的脫碳目標對於自身發展現狀而言尚不現實。

‍脫碳化技術方向

要實現鋼鐵生產的脫碳化，有多種技術選項可以考慮，包括氫氣注入、固體生物質替代、零碳電力替代、碳捕獲和存儲（CCS）改造以及這些脫碳化方法的組合。

BF-BOF

高爐-基本氧氣爐BF-BOF全稱Blast Furnace-Basic Oxygen Furnace，高爐-基本氧氣爐（BF-BOF）佔生產的主導地位（71%），並且很難實現脫碳化處理，其生產流程主要包括兩個步驟：

• 第一步是在高爐中用焦煤作為熱源和還原劑，將鐵礦石還原成液態鐵。
• 第二步是在基本氧氣爐中向液態鐵吹入氧氣，將不需要的元素燃燒掉，使液態鐵變成鋼。

BF-BOF的生產過程的脫碳化困難，主要是由於BF-BOF需要用大量的焦煤作為熱源和還原劑，這會產生大量的二氧化碳排放，佔了鋼鐵產業排放的70%以上；另外BF-BOF是現階段最成熟的製鋼方法，適合大規模的生產，但也意味著改造或替換的成本和風險很高。

DRI-EAF

直接還原鐵-電弧爐（DRI-EAF）可以向淨零方向發展，其使用主要是鋼廢料在電弧爐（EAF-scrap）中的二次鋼生產，佔全球生產的四分之一左右，但其市場份額受到再生鋼產能的限制：再生鋼的供應受到鋼鐵產品的使用壽命和回收率的影響：再生鋼的質量和成分會隨著回收次數和來源的不同而變化，影響了鋼鐵產品的性能和品質。

以下是一些主要的脫碳化技術選項及其優缺點：

• 氫氣注入：通過使用低碳或無碳氫氣來還原鐵礦石，從而減少或消除焦煤和煤粉的使用。氫氣注入可以減少二氧化碳排放量高達95%，但需要大量的低碳或無碳氫氣供應，以及相關的基礎設施和安全措施。此外，氫氣注入也會增加生產成本，取決於氫氣價格和二氧化碳價格：由於氫氣的生產成本受到電力價格（發電方式）的影響。
• 固體生物質替代：通過使用可再生或碳中和的固體生物質（如木屑、稻殼、稻草等）來替代部分或全部的焦煤和煤粉，從而減少化石燃料的使用。固體生物質替代可以減少二氧化碳排放量高達50%，但需要確保生物質的可持續性和碳中和性，以及解決供應鏈、儲存和品質等問題。
• 零碳電力替代：通過使用來自可再生能源或核能的零碳電力來替代部分或全部的化石燃料，從而減少二氧化碳排放。零碳電力替代可以減少二氧化碳排放量高達100%，但需要大量的零碳電力供應，以及相關的基礎設施和轉換設備。
• 碳捕獲和存儲（CCS）改造：通過在現有的鋼廠安裝碳捕獲設備，將產生的二氧化碳從廢氣中分離出來，然後將其壓縮、運輸並儲存在地下或其他地點，從而減少二氧化碳排放。CCS改造可以減少二氧化碳排放量高達90%，但需要大量的資本投入，以及解決存儲容量、安全性和監測等問題。

鋼鐵企業的脫碳化挑戰

在實現鋼鐵生產的脫碳化的過程中，不同的地區和企業可能會採取不同的策略和步驟，取決於他們的資源、市場和政策環境，其中歐洲的鋼鐵企業正面臨著脫碳化的挑戰更緊迫。這一挑戰由三個關鍵因素驅動：

• ESG投資理念對於供應鏈產品的需求：例如汽車行業，其中一些製造商如大眾或豐田有著消除其整個價值鏈（包括其供應商）碳排放並採用全生命週期觀點的目標。
• 法律法規的收緊：體現在二氧化碳減排目標，以及《歐洲綠色協議》中概述的二氧化碳排放碳權價格的上漲。
• 全球鋼需求量的增長較溫和，進而讓其他煉鋼系統中的新參與者能夠在非產量制勝的轉型格局中獲益，研發重點也可能轉向周邊技術產業。

‍應對氣候變化的動力

當前全球在應對氣候變化方面已經取得了一些進展，190個國家在2015年通過了《巴黎協定》。2019年，聯合國宣布，超過60個國家已經承諾在2050年之前達到碳中和的目標，其中包括英國和歐盟（除波蘭外），但不包括三個最大的排放國：中國、印度和美國。此外，一些北歐國家已經承諾嘗試更早地實現這一目標。

根據世界鋼鐵協會（worldsteel）發布的2023年4月份短期展望（SRO），預測2023年全球鋼鐵需求將增長2.2%，達到18.8億噸。該項目展望假設了2023年烏克蘭戰爭已經結束，並且鋼鐵生產將恢復增長。然而，這一假設存在很大不確定性，因為戰爭局勢仍然動盪不安，而且能源價格和生產成本仍然處於高位。因此，實現鋼鐵生產的脫碳化仍然面臨著巨大挑戰和壓力。

投資想法與建議

目前沒有一種單一的方法可以實現鋼鐵行業的深度脫碳化，所有方法都會導致生產成本大幅增加。沒有統一的理想解決方案，不同的地理位置、基礎設施和經濟狀況將決定本地最優解決方案的可行性和成本。政策措施將需要提供脫碳化的財政激勵措施，並避免不良結果，如排放外溢或就業機會流失。

我們認為在改善碳排放的整體環境下，鋼鐵生產的脫碳趨勢將會逐步穩健的實現，鋼鐵行業的脫碳化將重塑整個供應鏈，包括氫氣、可再生能源、高品質鐵礦石和設備提供商。未來的競爭優勢將取決於：低成本可再生能源的獲取，以及實現整合來克服可能出現的供應瓶頸。

預計這種轉型將提高鋼鐵生產商的資本密集度，從而需要一個“綠色溢價”鋼價來覆蓋他們的投資成本。歐洲企業迫於政策壓力有可能將領導這種轉型，而美國目前擁有相應技術和相對的成本優勢。中國和印度，希望平衡經濟增長和氣候目標，較快的脫碳目標對於自身發展現狀而言尚不現實。