【市场报告】全球气候变化之下，炼钢工业将有哪些趋势？- 大数跨境

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【市场报告】全球气候变化之下，炼钢工业将有哪些趋势？

不锈钢世界亚洲资讯

2022-02-10

导读：经历两年持续不断的疫情，全球经济终于有所反弹，在后疫情时代，供应链中的制造商、分销商、终端客户再度活跃起来、

经历两年持续不断的疫情，全球经济终于有所反弹，在后疫情时代，供应链中的制造商、分销商、终端客户再度活跃起来、重铸疫情前荣光的同时，一个对未来不锈钢市场影响久远的变化也已经悄然而至——气候变化。

【作者介绍：Davi Correia是一名高级机械工程师，他在一家巴西石油公司已任职15年，他的工作涉及防腐蚀材料研究、以及管道配件的技术支持。】

气候变化

至今为止，全世界许多国家已宣称将减少二氧化碳的排放，并降低其他温室气体的体量来应对全球气候变化。

有资料显示，从1万年前到工业革命发生之前，地球大气二氧化碳浓度基本保持在280ppm (ppm为百万分之一的计量单位)，至2016年每月可观察数据超过了400ppm，2019年5月由夏威夷莫纳罗亚天文台探测到的浓度突破415ppm。

也就是说，人类在工业革命以后的二氧化碳排放量远远超过了人类在工业革命发生前的1万年间总排放量。科学家们普遍认为，全球气温逐年升高、极端气候的出现都与气候变化问题息息相关。

减少二氧化碳的排放是一个多管齐下的复杂工程，需要经济体中不同领域积极参与。对于钢铁工业、不锈钢工业领域来说，主要变化体现在三大方面：

许多终端用户希望在他们身处的供应链中实现零碳排放，因此对可持续钢铁产品的需求将日益增加。
随着碳排放政策的进一步落实落细，炼钢行业将需要新兴技术来满足越来越严格的合规要求。
越来越多的投资者对可持续领域的兴趣渐涨，世界各地的投资公司正面临大企业客户的需求转型，转向关注企业的环境、社会和公司治理(ESG) 的绩效、增加投资力度。

图1 - 炼钢相关的二氧化碳排放（直接与间接）

炼钢新趋势

传统炼钢直接或间接地排放二氧化碳（见图1）。目前传统炼钢能满足全球8%的能源需求，排放的二氧化碳量占全球总量的7%。然而，通过技术革新、引入低碳技术、实现高效产能，炼铁与炼钢的生产商将有机会降低能源损耗、减少温室气体排放，生产更多可持续产品，提高自身的竞争力。

目前, 全世界范围内的主要炼钢方法是高炉炼钢（BF）/氧气顶吹转炉炼钢法（BOF）和电炉炼钢法（EAF），前者为铁矿砂开采，将铁矿石、焦炭等熔炼而生的生铁，然后再次转炉大量吹氧将铁水脱碳成为钢液的炼钢；后者则是利用高压电，将电流通过人造石墨电极与废铁，利用此高温电弧将废钢熔解，最后使之成为钢铁。

电炉炼钢

一个是从铁矿中炼铁，煤作为还原剂；一个是使用废钢或直接还原铁（DRI）作为主要原材料。未来在炼钢工艺流程中的减碳排放的可能性包括：

1. 在BF/BOF炼钢过程中尽可能多地使用废料、尽可能少地使用热金属

2. 用EAF炼钢法代替BF-BOF炼钢法

3. 用DRI取代从焦炭产生的BF铁，或增加炼钢过程中高品位铁矿的比例

4. 用可再生能源取代生产DRI所用到的天然气、发电燃烧的煤

绿氢炼钢

除此之外，还有一些减碳方式处于研究阶段，仍需解决规模化的难题。例如，生物质还原剂，如加热后及干燥后的甘蔗、热解后的桉树都可作为一种还原剂或燃料，但是这种减碳方式很大程度上依赖于地理特性，受到土地限制很难规模化。碳捕捉、碳封存技术则在电厂（二次燃烧）中更易于实践。就目前来看，炼钢行业亟待新兴技术的诞生来实现减碳排放。

据数据统计显示，如果要在2050年以前减少61%的二氧化碳排放量，那么炼钢领域需要投资1百亿美金，铁矿行业需要投资2,390亿美金。显然，实现炼钢行业减碳伟业价格不菲。那么近几年来颇受追捧的“氢”能起到什么作用呢？

氢的重量轻、密度小，本身不太适合用来实现能源密度的高压环境，且容易泄漏。炼钢过程中有两个环节可以使用氢。一是在普通高炉中注入绿氢，取代煤粉喷吹（PCI），可以减少20%的碳排放量，然而它并不能让整个炼钢过程都实现碳中和，因为常规的焦炭仍然是高炉中必要的还原剂。二是从铁矿中提取铁的DRI还原铁环节中使用氢。

图2- 全球不锈钢消费量

如果能利用绿氢获取铁，并利用通过可再生能源的EAF电炉炼钢法获取钢，那么炼钢工业便可以实现碳中和的愿景。值得注意的是，这一看似理想化的愿景已经被付诸实践。2021年8月，瑞典公司SSAB成功生产无化石燃料参与的“绿色钢铁”，预计将于2026年，在炼钢工业上进行规模化后开始量产。

由此看来，绿氢似乎是开启炼钢碳中和的关键钥匙。然而，如何获取氢是目前全球正在应对的挑战，尽管它非常普遍地存在于宇宙之中，但具有非常高的反应活性，常常存在于复杂的载体如水或者有机化合物之中，人们利用能源从这些物质中索取有使用价值的氢。我们知道，目前最普遍应用的制氢手段——蒸汽转化重整生产出“灰氢”以及二氧化碳；另外，还有电解水制“绿氢”，但是价格相对高昂；天然气制氢的成本较低，但过程中会排放温室气体。

不锈钢的消费量

据数据显示，2019年全球不锈钢市场总值达到了1114亿美金，预计2020年至2027年的年复合增长率 (CAGR)为6.3%，图2显示未来几年全球不锈钢的消费量趋势。

图3 - 人均GDP与人均不锈钢消费量

如图2所示，2020-2021年期间，美国始终是不锈钢消费大户，这一趋势在接下来几年也将继续维持。在过去的20年中，美国得益于其优越的钻井和回收技术-——尤其是水平钻井以及水力压裂——以及上世纪九十年代末的页岩气革命，一跃成为世界最大天然气生产国，而旺盛的天然气、油气开采与生产需求将持续驱动美国的不锈钢产品生产制造。

除此之外，目前已存在的不锈钢利基市场对不锈钢产品的消费量也将增长。例如，出于环保考虑，一些企业已经用不锈钢容器代替塑料容器，这一改变折射出全球气候变化下塑料废物减量的趋势，它将驱动更多新兴不锈钢产品的诞生。

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