Монти Ракусен / Гетти
яв городе В Воберне, штат Массачусетс, пригороде к северу от Бостона, группа инженеров и ученых в белых халатах осмотрела упорядоченную стопку стальных слитков размером с кирпич, цвета бронзы, на столе в лабораторном помещении, освещенном неоновым светом.
Они смотрели на партию стали, созданную с использованием инновационного производственного метода, который, как надеется Boston Metal, компания, отделившаяся десять лет назад от Массачусетского технологического института, кардинально изменит способ производства сплава на протяжении веков. Используя электричество для отделения железа от руды, фирма утверждает, что может производить сталь без выброса углекислого газа, предлагая путь к очистке одной из худших отраслей в мире по выбросам парниковых газов.
Сталь, необходимая для машиностроения и строительства, является одним из самых популярных промышленных материалов в мире: ежегодно производится более 2 миллиардов тонн. Однако это изобилие дорого обходится окружающей среде. На сталелитейное производство приходится от 7 до 11 процентов глобальных выбросов парниковых газов, что делает его одним из крупнейших промышленных источников загрязнения атмосферы. А поскольку производство может вырасти на треть к 2050 году, эта нагрузка на окружающую среду может возрасти.
Это создает серьезную проблему для преодоления климатического кризиса. Организация Объединенных Наций заявляет, что значительное сокращение промышленных выбросов углерода необходимо для того, чтобы глобальное потепление не превысило отметку в 1,5° по Цельсию, установленную Парижским соглашением по климату 2015 года. По оценкам Международного энергетического агентства, для этого к 2050 году выбросы от сталелитейной и других отраслей тяжелой промышленности должны сократиться на 93 процента.
Столкнувшись с растущим давлением со стороны правительств и инвесторов с целью сокращения выбросов, ряд производителей стали, включая как крупных производителей, так и стартапы, экспериментируют с низкоуглеродными технологиями, в которых вместо традиционного углеродоемкого производства используется водород или электричество. Некоторые из этих усилий приближаются к коммерческой реальности.
«Мы говорим о капиталоемкой, не склонной к риску отрасли, где сбои случаются крайне редко», — сказал Крис Батай, экономист по энергетике из IDDRI, парижского исследовательского аналитического центра. Поэтому, добавил он, «это захватывающе», что так много всего происходит одновременно.
Тем не менее эксперты сходятся во мнении, что преобразование глобальной отрасли, оборот которой в 2017 году превысил 2,5 триллиона долларов и в которой занято более 6 миллионов человек, потребует огромных усилий. Помимо практических препятствий для своевременного расширения масштабов новых процессов для достижения глобальных климатических целей, существуют опасения по поводу Китая, где производится более половины мировой стали и чьи планы по обезуглероживанию сталелитейного сектора остаются туманными.
«Конечно, обезуглероживание такой отрасли — непростая задача, — сказал Батай. — Но выбора нет. Именно от этого зависит будущее отрасли и нашего климата».
Современное сталеплавильное производство включает несколько этапов производства. Чаще всего железную руду измельчают и превращают в агломерат (грубое твердое вещество) или окатыши. Отдельно спекается уголь и превращается в кокс. Затем руда и кокс смешиваются с известняком и подаются в большую доменную печь, куда снизу подается поток очень горячего воздуха. При высоких температурах кокс сгорает, и из смеси образуется жидкий чугун, известный как чугун в передельном или доменном чугуне. Затем расплавленный материал поступает в кислородную печь, где он продувается чистым кислородом через фурму с водяным охлаждением, которая вытесняет углерод, оставляя сырую сталь в качестве конечного продукта.
Этот метод, впервые запатентованный английским инженером Генри Бессемером в 1850-х годах, производит выбросы двуокиси углерода различными способами. Во-первых, химические реакции в доменной печи приводят к выбросам, поскольку углерод, захваченный коксом и известняком, связывается с кислородом воздуха, образуя двуокись углерода в качестве побочного продукта. Кроме того, ископаемое топливо обычно сжигают для обогрева доменной печи и питания агломерационных и грануляционных заводов, а также коксовых печей, при этом выделяется углекислый газ.
Таким образом производится до 70 процентов стали в мире, при этом на каждую тонну произведенной стали выделяется почти две тонны углекислого газа. Оставшиеся 30% почти полностью производятся в электродуговых печах, которые используют электрический ток для плавки стали — в основном переработанного лома — и имеют гораздо более низкие выбросы CO₂, чем доменные печи.
Но из-за ограниченного предложения металлолома не весь будущий спрос может быть удовлетворен таким образом, сказал Джеффри Риссман, директор отраслевых программ и руководитель отдела моделирования в компании Energy Innovation из Сан-Франциско, занимающейся энергетической и климатической политикой. По его словам, при правильной политике переработка может обеспечить до 45 процентов мирового спроса в 2050 году. «Остальные будут удовлетворены ковкой стали из первичной руды, откуда и происходит большинство выбросов».
Поэтому, добавил он, «если сталелитейная промышленность серьезно относится к своим климатическим обязательствам, ей придется коренным образом изменить способ производства материала — и сделать это довольно быстро».
