COP28的挑戰

綠色鋼鐵全球暖化下的減碳趨勢

　二○二三年，微軟創辦人比爾‧蓋茲出席第二十八屆聯合國氣候峰會（COP28），提到各國應重視「綠色鋼鐵」的發展。這是什麼概念呢？讓我們一探究竟。

鋼鐵產業碳排放高

　許多製造業需要鋼鐵，例如建築、汽車、飛機、造船、機械、鐵路等，鋼鐵產業已成為全球碳排極高的產業。

　鋼的原料是天然鐵礦，而鐵礦非純鐵，是鐵的氧化物（氧化鐵），須透過化學反應將氧移除，才能獲得真正可以使用的鐵。傳統的「高爐煉鋼」方法是使用焦炭（或粉煤）作為還原劑，在燃燒焦炭時與氧化鐵反應，產生鐵與二氧化碳，這過程稱為「熔煉」，過程中會大量排出二氧化碳，這時的鐵帶有許多雜質，包括氮、矽、磷、硫等，稱為「生鐵」。

　由於氮、矽、磷、硫這些元素與鐵結合會讓鐵容易脆化，因此須透過「吹氧」將雜質氧化，形成爐渣排出，這過程也會產生許多二氧化碳。接著，鐵會被加入其他金屬及碳，透過高溫製成堅韌的鋼材。

傳統鋼鐵製造過程為熔煉、鑄造、加工，熔煉過程會產生大量二氧化碳。

減碳三種發展策略

　既然傳統的鋼鐵產業會產生大量二氧化碳，於是衍生「綠色鋼鐵」這個概念，有三種發展策略：

　碳捕捉技術：捕捉製鐵過程產生的二氧化碳。碳捕捉技術包括物理吸收、物理吸附、低溫冷凝、薄膜分離與化學吸收等。然而煉鋼排放的廢氣不只有二氧化碳，還有一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等，因此仍須持續研發，捕捉效率才能更好。

　鋼鐵回收：廢棄鋼鐵可回收，目前回收率已達百分之九十五。透過電弧爐發電產生高溫熔解，氧化精煉除去雜質後，再加入其他金屬，重新製成鋼材。此外，電弧爐的電源如果改採太陽能或風能，也可減少燃燒化石燃料。

　綠氫煉鋼：用氫取代焦炭（還原劑），與氧化鐵反應生成鐵與水，過程不會產生二氧化碳。稱為「直接還原鐵」技術。

綠氫煉鋼最佳解方

　「氫能煉鋼」的成本是傳統煉鋼的兩倍，因為透過電解水產生氫的成本很貴。但隨著技術越進步，使用越普及，歐盟推估未來綠氫的價格會越來越便宜。此外，電解水所需的能源也可使用太陽能與風能，減少對化石燃料的依賴。

　已有許多國家逐步提升使用電弧爐的比例，以減少耗能。綠氫煉鋼也採用電弧爐，氧化鐵被氫還原後會形成充滿雜質的海綿鐵（直接還原鐵）。再透過廢鋼鐵氧化，除去雜質，取代傳統用高爐吹氧除雜質的方式。所有過程不會產生二氧化碳。

　瑞典的鋼鐵公司已成功透過綠氫煉鋼技術生產「綠色鋼鐵」，提供給汽車製造業使用。未來如果克服綠氫高成本的問題，將有機會使這項技術普及發展，有效降低鋼鐵製造過程的碳排放。

氫能、太陽能與風能都是綠色能源。

氫氣的顏色定義

　透過電解水生成氫氣不會產生二氧化碳，所取得的氫稱為「綠氫」，成本較高。

　目前普遍產生氫氣的方法是透過分解天然氣，取得的氫稱為「灰氫」，成本較低，過程中會產生二氧化碳；但如果在過程中加入碳捕捉技術，所取得的氫稱為「藍氫」。