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波士顿:更绿色的钢铁,更绿色的采矿| 观点与方案

佚名 来自: 波士顿 2022-06-13

波士顿:更绿色的钢铁,更绿色的采矿

钢铁行业生产排放的二氧化碳约占全球总排放量的7%,因此,钢铁行业去碳化是实现全球碳中和的关键一步。对于生产铁矿石的矿业企业来说,帮助钢铁行业实现这一目标也有助于弥补自身的排放问题。

导语

钢铁行业生产排放的二氧化碳约占全球总排放量的7%,因此,钢铁行业去碳化是实现全球碳中和的关键一步。对于生产铁矿石的矿业企业来说,帮助钢铁行业实现这一目标也有助于弥补自身的排放问题。

许多采矿企业已经采取措施,压减自身运营产生的范围一和范围二的温室气体排放。然而,他们正面临着越来越大的压力,去解决下游企业范围三的温室气体排放问题——例如,由于冶炼铁矿石制造钢铁,范围三的温室气体排放约占采矿业总体排放的90%。

幸运的是,更绿色的钢铁生产方式正为铁矿石开采企业提供了遏制温室气体排放问题的手段;更重要的是,使铁矿石开采商有机会建立新的可持续业务,与客户建立更紧密关系,并创造价值。


钢铁企业亟待行动

与采矿一样,钢铁企业也面临投资者、环保组织、消费者和政府等众多利益相关方施加的减碳压力,而且与日俱增。去年8月,欧洲机构投资者气候小组就严厉指责钢铁业未能做出坚定的净零排放承诺。

与此同时,各国政府正在采取措施,刺激高排放行业(如钢铁行业)采取减碳行动。欧洲在这方面走在前列,欧盟新的碳边境调节机制(CBAM)本质上是基于进口钢铁中的碳含量征收关税。CBAM要求自2023年起,钢铁进口商应报告其进口钢铁产品内的碳排量,该项制度将于2026年全面生效。该机制旨在为欧盟钢铁企业和钢铁进口商创造一个公平的竞争环境,防止战略性碳泄漏,比如为减少欧盟的气候碳排成本而将生产转移到海外,或用碳强度更高的进口产品取代欧盟产品。

中国作为世界上最大的钢铁生产国,已经在国家层面建立了碳定价系统,预计在未来几年钢铁行业的碳排放信息也将纳入其中。同时,美国已经宣布,计划在2030年前将碳排量减少50%以上(与2005年水平相比),并在2050年前实现净零排放。


减碳之路不会一帆风顺

领先的钢铁企业逐渐认识到,积极主动的减碳行动可以带来竞争优势,因此纷纷设定减排目标,并制定相应的减碳战略。

目前,在实现钢铁生产去碳化方面有三个主要途径(参阅图1)。

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  • 电弧炉直接还原铁。利用直接还原铁—电弧炉(DRI-EAF)技术取代传统钢铁生产的高炉—转炉(BF-BOF)工艺是一项成熟的技术选择。DRI生产设施需要使用高品位的铁矿石颗粒并使用天然气,最终伴随技术和经济性进一步优化,将改为使用绿色氢气(H2)。考虑到范围一、范围二和上游范围三的排放,与BF-BOF生产路线相比,这种技术可减少33%—55%的排放。全世界已经有超过1亿吨基于天然气的DRI-EAF生产能力。作为电弧炉的替代方案,一些企业也在探索使用埋弧炉(SAF)熔化固体DRI,并在将铁水去到转炉之前去除杂质。

  • 废钢。使用电弧炉加工废钢是一种成熟的钢铁生产脱碳工艺。为了生产更高等级的钢,企业必须使用直接还原铁—电弧炉法(DRI-EAF)。欧洲由于工业化城镇化水平高、废钢存量大,此种操作已经较为普遍,但中国等其他地区在使用回收的废钢方面还有较大潜力尚未挖掘。即便如此,在全球范围内,废钢依然可能供不应求,不能完全取代炼铁。

  • 碳捕集、利用和封存。另一个去碳化的方法是捕捉钢铁生产过程中的碳排放,然后将其封存或用于工业加工。但是,该技术在许多地区面临公众抵制,并且封存碳也需要较为特定的地质构造入口。

面对上述三条降碳路径,大家依然无法确定哪一条更加可行,因为技术尚不成熟,成本负担过大,原料供应缺乏,这些制约因素使一切都极具挑战性。

例如,直接还原铁—电弧炉法(DRI-EAF)需要高品位的铁矿石颗粒,但其供应受到高品位矿石供应和造粒能力的限制(采用埋弧炉的企业可以使用稍低品位的高炉球团);此外,使用铁矿粉在流化床炉中直接还原铁的相关研究仍在开展,若能成功,企业将能够使用低品位的铁矿生产高品位的钢铁。然而,到目前为止,全世界仅有一个试点项目。铁矿石电解是另一项可以使用较低品位细粉作为原材料的技术,但也处于实验阶段。

基于此,大家认为,未来钢铁行业实现净零排放的方案将是上述三种技术途径的组合(参阅图2)。大家仍不确定这种技术组合将如何演变,但大家预计,直接还原铁—电弧炉法(DRI-EAF)在可预见的将来会日益重要,若能得到高品位铁矿石球团供应、废钢和绿色氢气的支撑,实现全面减碳指日可待。

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采矿企业如何参与钢铁脱碳?

在重新调整工艺以实现有效减碳的过程中,钢铁企业需要获得更多的废金属和高质量矿石或球团,以便在以电弧炉为代表的短流程工厂使用,矿业企业在这方面可以发挥关键作用。通过采用新的方式来服务客户,如建立战略合作、合资企业或其他纵向一体化形式,他们可以与钢铁制造企业建立更紧密的关系,创造更大价值。

以下是可以考虑采取的三类行动。

  • 加快高品质矿石生产。铁矿石开采企业已经在优先考虑生产质量更好的矿石,但他们要做的不止于此。铁含量更多、杂质更少的矿石能够有效生产高附加值的绿色钢材。随着钢铁制造商从高炉—转炉工艺转向直接还原铁—电炉工艺,这种矿石的需求将进一步增长。采矿业需要预见到这种转变,并及时获取和开发高品位资源。

  • 向下游产业链延伸。随着钢铁企业加大对直接还原铁(DRI)工艺的使用,在炼钢厂现场生产铁水的行业惯例将发生变化。由于DRI可能供不应求,采矿企业可以通过在最佳地点建设并运营DRI工厂,利用本区域低成本的可再生能源和天然气资源,配合物流优势,帮助缓解短缺。但若要最终成功,采矿企业需要更加主动地驾驭下游生态系统。这意味着要确保获得具有成本竞争力的可再生能源电力和绿色氢气,并与钢铁企业达成合作或承购协议。

  • 鉴于当前国际形势对天然气价格和供应的影响,欧洲使用天然气生产DRI在短期内并不可行。这将加速促进欧洲的DRI生产与钢铁生产脱钩,因为在欧洲以外的地方获得低成本的天然气比在钢厂现场安装DRI的优势更大。另一种趋势是,欧洲钢铁企业将利用欧盟的REPowerEU计划,在欧洲启动基于绿色氢气的DRI生产。

  • 参与废钢回收。随着钢铁企业加大脱碳力度,矿业企业有机会向炼钢客户提供完整的低碳金属材料库,包括从废钢中提取的材料。通过扩展到废钢领域,采矿企业可以减轻对初级金属需求的风险,参与到未来几十年的循环发展大趋势中。因此,深入了解废钢价值链的各个环节,对于制定切实可行的战略和建立可投资的商业模式至关重要。通过利用与钢铁企业的关系,并将目前的业务模式扩展到废钢供应,矿业企业可将自己与现有的废钢供应商区分开。由于废钢行业竞争格局相对分散,他们也可以通过提高透明度和并购整合来获得协同效应和规模经济。除了开辟新收入来源外,进入废品回收领域将提高采矿企业的整体可持续性。

采矿企业有明确的动力成为钢铁行业碳中和解决方案的一部分,但快速行动至关重要。通过采取相关措施,他们可以获得更有价值的资源,并建立长期有效的伙伴关系。矿业企业现在做出的投资决定将持续数十年,因此需要大胆行动,帮助下游钢铁客户实现净零排放的未来。

关于编辑

Nicole Voigt是波士顿咨询企业(BCG)董事总经理,全球合伙人。

Simon-Pierre Monette是波士顿咨询企业(BCG)董事总经理,全球合伙人。

Marc Gilbert是波士顿咨询企业(BCG)董事总经理,全球资深合伙人。

Raminder Gill是波士顿咨询企业(BCG)董事经理。

Ingo Mergelkamp是波士顿咨询企业(BCG)工业品专项高级常识专家。



 

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