钢铁行业的温室气体排放量约占全球工业温室气体排放量的30％，占全球温室气体总排放量的8％。钢铁行业的脱碳是一项艰巨的挑战，需要对整个供应链和生产过程中的技术和实践进行全面评估。要减少全球钢铁生产相关的范围1、2、3的碳排放，需要付出巨大努力。

在评估碳足迹时，首先应从不同温室气体排放类别入手。温室气体排放分为三个范围：

范围1是指在企业直接控制的生产过程和经营活动中，由于消耗含碳材料（如天然气、注入或添加的碳、电极、石灰、直接还原铁（DRI）、热压块铁（HBI）或生铁）而产生的直接碳排放。钢铁相关的温室气体排放可以通过提高效率、电气化、改进化学工艺和其他创新手段来减少。

范围2涵盖来自当地电网的电力或能源产生的碳排放。范围2的碳排放是最容易直接计算的，可以通过虚拟电力购买协议（VPPAs）和现场可再生能源发电来减少。

范围3涵盖供应链中的间接碳排放，例如与上游原材料生产相关的碳排放以及下游产品使用中造成的碳排放。范围3还包括这些材料的进出企业的运输。对于钢铁生产而言，通过使用隐含温室气体排放量较低的原材料（例如回收的废钢），可以显著减少范围3的碳排放。

值得注意的是，电弧炉炼钢（EAF）的碳排放远低于传统高炉-转炉炼钢（BF-BOF），这得益于电弧炉工艺的循环性。电弧炉炼钢主要依靠回收的废钢作为原料，而高炉-转炉炼钢则主要依赖于开采的铁矿石。因此，电弧炉炼钢范围1-3的温室气体排放强度比高炉-转炉炼钢低近70％。美国超过70％的钢铁来自电弧炉，预计到2030年这一比例将升至80％。相比之下，全球约70％的钢铁产品是由高炉-转炉炼钢生产，其余30％由电弧炉生产。将全球钢铁生产从高排放的高炉-转炉炼钢转向电弧炉炼钢是钢铁行业实现脱碳的最快和最显著的途径。

许多全球钢铁制造商目前正在进行从高炉-转炉生产向电弧炉生产的转变，所有制造商都有许多机会在其生产过程的各个阶段降低碳排放强度。为了减少钢铁生产过程中的温室气体排放，必须对供应链和生产工艺的每个步骤进行评估。

脱碳的机会包括：1.生物炭：生物炭可由锯木厂废料或可持续林业产品制成，用作生产过程中的替代原材料。2.绿色生铁：传统生铁是在高炉中使用煤炭的衍生物制造的，这为减少范围3的碳排放提供了重要机会。绿色生铁的生产不使用煤炭。在这个过程中，使用铁矿石和可持续木炭（由桉树林制成，类似于生物炭）来生产生铁，从而显著降低碳排放。3.碳捕集与封存（CCS）：CCS包括从生产过程的烟气流中捕集二氧化碳，并调整其化学性质，以便将二氧化碳运输到永久性储存地点进行封存。需要注意的是，即使配备了CCS的高炉-转炉炼钢，其吨钢二氧化碳排放量可能仍显著高于电弧炉炼钢。对于电弧炉炼钢，碳捕集可以在供应链的上游步骤中实施，例如直接还原铁（DRI）的生产。应该继续评估CCS技术及其在钢铁生产过程中的应用，从而实现接近零排放的炼铁生产。4.可再生能源信用额度：减少范围2的碳排放最简单的方法之一是通过虚拟购电协议（VPPAs）使用可再生能源（例如风能、太阳能）。这些协议允许企业购买可再生能源信用额度/证书（REC），即一个REC等同于一兆瓦时的可再生能源。纽柯公司已签订两份VP⁃ PA协议，助力在美国建设新的清洁发电设施。此外，还有机会通过电表后端（behind-the-meter）发电和储能，实现分布式能源发电。

在钢铁生产过程中，存在通过提高所用设备以及上游产品生产工艺的效率来减少碳排放的机会。

1.整个系统（不仅仅是生产过程）的碳排放。

供应链以及上下游的生产过程通常会影响脱碳工作，尽管人们往往容易关注其应用方面。选择一家提供可持续产品和工艺并且能透明披露其碳排放量的供应商，是需要考虑的一个方面。整个系统中的设备是另一个考虑减少碳排放的方面。

2.合适的设备。电机驱动的应用，无论是泵、风机、压缩机还是搅拌机，消耗的能量往往比实际需求更多。电机消耗了全球约45％的电力，是提高能源效率的一个很好的切入点。利用相似定律，很容易计算出电机在一定转速下运行所需的功率。当高效电机与变频驱动器结合使用时，节能效果更佳。通过在企业的应用中添加变频驱动器，通常可实现25％的节能效果。投资高效电机和变频驱动器可以降低能耗，并减少范围2的碳排放。

能效评估在钢铁生产中的价值。首先要了解企业正在使用多少能源以及可以在哪些方面节省能源。确定这一点的一个好方法是进行能源效率评估。该评估可以详细了解电机驱动应用的运行情况，有助于在节能、降低二氧化碳排放和提高企业整体可持续性方面做出更好的决策。评估会收集运营数据以评估绩效和效率。它会将当前的表现与通过升级到更高效的系统（包括预期的投资回报率ROI）所达到的理论表现进行比较。这可能涉及调整设备尺寸或对设备进行现代化改造，或者添加变频驱动器（VFD）。

能效评估在脱碳中的价值。能效评估揭示了能源的使用量、使用地点以及可以节省的能源量。在钢铁生产经营中，识别高能耗应用，有助于找到减少能源浪费的方法，估算潜在的节能效果，并发现可能的二氧化碳减排量，从而满足当地环境法规和企业的可持续发展目标。

钢铁行业的脱碳既是一项挑战，也是一次机遇，因为该行业排放强度较高，且其材料和工艺对化石燃料的依赖程度大。新技术、工艺调整以及对生产过程中所用能源的关注，能够使该行业受益，从而减少已识别的温室气体排放，并帮助企业实现其可持续发展目标。持续从高排放生产流程（如高炉-转炉炼钢）转型，采用低排放技术（如电弧炉、直接还原铁和热压块铁），将对全球钢铁行业的总体碳足迹产生重大影响。

（内容来源于世界金属导报）