以具有競爭力的價格生產零排放鋼鐵將是無價的

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根據世界鋼鐵協會（World Steel Association）的數據，鋼鐵產量占全球年碳排放總量的7%至9%。總部位于科羅拉多州博爾德市的Electra公司的首席執行官兼聯合創始人Sandeep Nijhwan表示：“這是一個行業的數據。這也是最難實現綠色的行業之一。”

但Electra正在接受挑戰。該公司表示，其新的電化學工藝可以使煉鋼完全脫碳。零排放鋼的成本可能與傳統鋼相同。

煉鋼業的巨大碳足跡來自于將鐵礦石轉化為鐵，鐵占鋼鐵的97%。礦石在1600°C的溫度下在燃煤的巨大高爐中熔化，這與幾十年來的做法相同。Nijhawan解釋說，燃燒煤炭不僅能提供能源，同時也是一種還原劑。也就是說，其中的碳與氧化鐵作用，與氧形成鍵。結果是純鐵加上二氧化碳。鋼鐵生產過程中90%的碳排放是由這個過程造成的。Nijhawan說：“當我們談論鋼鐵脫碳時，我們實際上是在談論煉鐵脫碳。”

Electra提出了一種“電化學濕法冶金工藝（electrochemical hydrometallurgical process）”，在60°C的溫度下將氧化鐵直接還原成鐵，不需要高爐或燃煤。

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該方法包括首先將氧化鐵礦石溶解在酸水溶液中以沉淀出金屬。Nijhawan說，濕法冶金通常用于生產銅和鋅。“不同的是，氧化鐵不喜歡進入溶液。一旦進入溶液，它就不穩定，并且希望很快從溶液中出來。” 他和他的團隊已經找到了解決這個問題的方法。他們使用專有工藝，分離并去除鐵礦石中的雜質。最后，他們通過電流從溶液中提取鐵。

一些公司正在嘗試使用氫氣或生物質燃料代替煤炭來加熱和轉化高爐中的鐵礦石。但這些替代燃料仍然昂貴。此外，Nijhawan表示，這并不能消除對昂貴、高品質鐵礦石的需求。“成本是解決方案可行的重要因素，因為這是一種20億噸規模的商品。”

電化學技術可以完全依靠低成本的太陽能和風能運行（為了實現這一目標，可能會減少風力渦輪機自身與鋼鐵相關的碳排放）。還有另一個成本優勢：該工藝可以使用世界各地廣泛可用的廉價、低品位鐵礦石。他說，傳統的煉鐵需要高品位礦石，含鐵約60%，價格昂貴，約占煉鐵成本的一半。“我們可以使用低品位的礦石，這些礦石如今被鋼鐵工業當作廢物處理。有大量的此類礦石只能存放在礦里，因為沒有人可以使用它們。”

Electra的鐵可以在電弧爐（electric arc furnaces，EAF）中轉化為鋼，這些電弧爐如今用于熔化廢金屬并將其回收為新的鋼。今天大約四分之一的鋼鐵是在電弧爐中生產的。12月初，Electra宣布與美國最大的鋼鐵生產商和廢鋼回收商Nucor Corporation合作，Nucor計劃使用Electra的鐵，以進一步減少其EAF生產的鋼鐵的碳排放。Nijhawan表示，最終，如果電弧爐也采用零碳可再生能源，那么從鐵礦石到鋼鐵都將實現零排放。

10月，Electra從Bill Gates創立的Breakthrough Energy Ventures公司、Amazon和BHP Ventures等投資者那里籌集了8500萬美元的資金。該公司計劃進一步開發和擴大其零排放煉鐵工藝。目前正在博爾德建造一座試驗工廠，計劃于2023年投入運營；該公司的目標是在本世紀末前實現商業生產。