Sản xuất thép có liên quan đến rất nhiều khí thải CO2 và đây là một lĩnh vực rất khó khử cacbon.\

Sản xuất thép có liên quan đến rất nhiều khí thải CO2 và đây là một lĩnh vực rất khó khử cacbon.\

    Sản xuất thép có liên quan đến rất nhiều khí thải CO2 và đây là một lĩnh vực rất khó khử cacbon. Người ta ước tính rằng lượng khí thải carbon là ∼ 2 tấn CO2 trên mỗi tấn thép được sản xuất. Nói chung, có ba giai đoạn sản xuất thép - khai thác quặng sắt, khử quặng sắt thành sắt và nấu chảy thành thép. So với các bước khác trong sản xuất thép, khai thác quặng sắt tương đối hiệu quả về carbon (0,25 tấn CO2/tấn). Tìm ra một phương pháp sản xuất thép giảm thiểu tác hại của việc sản xuất thép đối với môi trường là một thách thức lớn. Trong bối cảnh này, sản xuất thép dựa trên hydro hiện đang nhận được rất nhiều sự chú ý vì nó cung cấp một lựa chọn hấp dẫn.

    diagram
     

    Việc khử quặng sắt bằng H2 không có gì mới, bởi quá trình khử bằng H2 diễn ra trong lò cao (BF) hoặc lò trục sử dụng phương pháp khử sắt trực tiếp (DRI).
    Tương tự như quy trình DRI, quặng sắt được khử bằng H2 thông qua phản ứng khí-rắn.
    Phản ứng khử quặng sắt bằng H2 được biểu diễn bằng phương trình
    Fe2O3 + 3 H2 → 2 Fe + 3 H2O

    Nguyên tắc của quy trình sản xuất thép sử dụng H2 được thể hiện trong hình bên dưới. Nếu chúng ta muốn giảm lượng khí thải carbon của thép được sản xuất, thì cần phải sử dụng các viên quặng sắt không có hóa thạch để sản xuất. H2 phải được sản xuất thông qua điện phân nước sử dụng điện tái tạo. Kết quả của DRI by H2 là sắt xốp, được đưa vào lò hồ quang điện (EAF). Sau khi nấu chảy và xử lý trong (EAF), thép lỏng đã sẵn sàng để sử dụng cho quá trình xử lý tiếp theo.
    Ước tính cần 60-90 kg H2 xanh để sản xuất 1000 kg thép. Có thể thấy, các ước tính về lượng H2 cần thiết rất khác nhau.

    Có vẻ như đây là một công nghệ rất hứa hẹn có thể giảm lượng CO2 liên quan đến sản xuất thép phải không? Tuy nhiên, nó có một số sai sót. Thép được sản xuất bằng H2 xanh đắt hơn nhiều so với thép được sản xuất trong lò cao hoặc trong lò trục DRI.
    H2 xanh đang và sẽ rất đắt đỏ, thậm chí điện tái tạo để sản xuất nó là miễn phí. Hydro xanh đắt tiền do CAPEX rất cao cho máy điện phân và OPEX để vận hành nó. Hơn nữa, có một vấn đề với hệ số công suất tương đối nhỏ của các nhà máy điện mặt trời và hệ số công suất trung bình của các trang trại gió. Năng lượng mặt trời và gió là những nguồn năng lượng không liên tục điển hình vì chúng không có sẵn liên tục và có thể dự đoán được, vì vậy chúng cần một hệ thống quy mô lớn để bù đắp cho sự mất cân bằng giữa sản xuất và nhu cầu.

    Rõ ràng là sản xuất thép xanh không có cơ hội cạnh tranh với sản xuất thép hóa thạch trừ khi thuế carbon được thiết lập. Tuy nhiên, việc thực hiện thuế carbon để làm cho giá thép hóa thạch bằng thép xanh sẽ khiến thép đắt hơn 2-3 lần. Chắc hẳn nhiều người sẽ không thích điều đó. 

    Zalo
    Hotline