Thép đã là xương sống của thế giới công nghiệp hóa. Tuy nhiên, nó cũng là một rong những nguồn phát thải carbon dioxide lớn nhất. Theo các nhà phân tích Wood Mackenzie, sản xuất sắt thép đã chiếm khoảng 7% lượng khí thải toàn cầu - và nhu cầu về thép sẽ tăng thêm 15% từ năm 2021 đến năm 2050 .
Khử cacbon cho lĩnh vực này là một thách thức lớn - nhưng là thách thức mà các nhà sản xuất thép, người dùng cuối công nghiệp, nhà tài chính và nhà hoạch định chính sách đã nhắm đến trong một số năm. Wood Mackenzie cho biết cần đầu tư 1,4 nghìn tỷ đô la để đạt được mức 0 ròng trong ngành thép và sắt vào năm 2050.
Châu Âu đang dẫn đầu hướng tới sản xuất thép xanh , theo một người theo dõi từ Nhóm Lãnh đạo Chuyển đổi Công nghiệp, và gần đây đã chứng kiến sự thay đổi từ các thông báo và dự án thí điểm sang các cam kết và quyết định tài trợ trong thế giới thực . Và các khu vực khác đang bắt đầu làm theo.
Lò hồ quang điện sử dụng sắt vụn, giảm lượng quặng sắt sơ cấp
Làm thế nào để bạn làm cho thép xanh?
Sản xuất thép là một trong những ngành khó giảm lượng khí thải CO₂ nhất. Lý do chính là nhiên liệu hóa thạch là thành phần thiết yếu để sản xuất thép từ quặng sắt. Trên thực tế, một nhà máy thép tích hợp điển hình phụ thuộc vào than đá cho tới 89% năng lượng của nó .
Nhưng có một số phương pháp để cắt giảm lượng khí thải CO₂ trong khi giúp ngành thép thoát khỏi sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Các lựa chọn bao gồm các quy trình tiết kiệm nhiên liệu hơn, công nghệ thu giữ carbon để lọc khí thải và nhiên liệu có hàm lượng carbon thấp hơn như sinh khối hoặc khí đốt tự nhiên.
Một cách khác để giảm lượng khí thải và làm cho sản xuất thép bền vững là tăng cường sử dụng lò hồ quang điện. Những thứ này có thể tái chế một lượng lớn kim loại phế liệu — giảm nhu cầu giảm quặng sắt sơ cấp — và có thể sử dụng điện xanh thay vì than.
Điều đó nói rằng, hy vọng lớn nhất của ngành dựa vào hydro như một chất thay thế nhiên liệu hóa thạch — đơn giản vì nó hứa hẹn một lộ trình khử cacbon hoàn toàn, vì hydro có thể được sản xuất và đốt cháy mà không phát thải CO₂.
Một quy trình hứa hẹn nhiều triển vọng cho ngành thép là khử trực tiếp quặng sắt (DRI) bằng hydro. Primetals Technologies, một phần của Tập đoàn Công nghiệp nặng Mitsubishi (MHI), đã nghiên cứu tinh chế một biến thể của DRI, quá trình khử quặng mịn dựa trên hydro, tại một nhà máy thí điểm ở Áo từ năm 2021. Công ty hiện đang hợp tác với các đối tác bao gồm Fortescue Future Industries và Voestalpine để thiết kế một nguyên mẫu công nghiệp của nhà máy DRI sẽ chạy bằng hydro
.
Đến năm 2050, sẽ cần 660 megaton hydro sạch để đạt mức 0 ròng.
Hydrogen trở thành công nghệ được lựa chọn cho thép xanh
Quan trọng là, sự thành công của các phương pháp như vậy phụ thuộc vào sự sẵn có đủ của hydro ít carbon hoặc không có carbon . Chỉ một phần nhỏ trong sản xuất hydro toàn cầu hiện là carbon thấp - hầu hết vẫn được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch. Để đạt mức 0 ròng, lượng hydro sạch sử dụng hàng năm sẽ cần đạt 660 triệu tấn vào năm 2050 — gấp hơn bảy lần tổng sản lượng hydro hiện nay. Đáp lại, các dự án đã được tăng cường trên toàn cầu để mở rộng quy mô sản xuất.
Ngành công nghiệp thép đã sẵn sàng cho quá trình chuyển đổi sang hydro có hàm lượng carbon thấp hơn trong một thời gian. Thêm vào các mối quan hệ đối tác R&D, thí điểm và nhà máy trình diễn, ngành công nghiệp này đã bật đèn xanh cho nhiều địa điểm sản xuất thép xanh quy mô lớn.
Trang web Green Steel Tracker cho thấy ArcelorMittal dẫn đầu với tám dự án carbon thấp quy mô đầy đủ được công bố. Thyssenkrupp có ba dự án mới sẽ đi vào hoạt động tại địa điểm Duisburg, Đức, từ năm 2025 đến năm 2027. Tata Steel đang xúc tiến với hai dự án quy mô đầy đủ ở Hà Lan vào năm 2030. Và sau lô hàng thép xanh thử nghiệm đầu tiên của SSAB cho Volvo vào năm ngoái Năm sau, nhà sản xuất thép Thụy Điển chuẩn bị khởi động sản xuất thép bền vững quy mô lớn từ năm 2025.
Trong khi châu Âu đang dẫn đầu, các khu vực khác cũng không kém xa. Tại Hàn Quốc, POSCO có hai dự án quy mô lớn đang triển khai. Nó cũng đang hợp tác với Primetals Technologies, cùng phát triển công nghệ cho một nhà máy trình diễn sản xuất kim loại nóng dựa trên hydro , một loại công nghệ DRI.
Tại Trung Quốc, nhà sản xuất thép hàng đầu thế giới và sẽ đóng vai trò then chốt trong việc giảm lượng khí thải của ngành , một nhà máy DRI dựa trên hydro đã đi vào hoạt động, trong khi nhà máy thứ hai đã được công bố .
Thép đã và đang là động lực thúc đẩy thế giới công nghiệp hóa, nhưng cần nhanh chóng khử cacbon
Ba yếu tố thành công của thép xanh
Theo Trưởng bộ phận Thép Xanh của Primetals Technologies, Tiến sĩ Alexander Fleischanderl, có ba yếu tố chính cần thiết để thúc đẩy sản xuất thép xanh.
Đầu tiên là hỗ trợ chính sách - không chỉ cho thép bền vững mà còn cho toàn bộ nền kinh tế hydro sạch. Một số nền kinh tế lớn nhất thế giới đã thúc đẩy điều này một cách đáng kể trong vài năm qua: Ủy ban châu Âu với Thỏa thuận xanh châu Âu , Chiến lược hydro và kế hoạch Fit for 55 , và chính phủ Hoa Kỳ với Đạo luật giảm lạm phát và tín dụng thuế Mục 45Q cho công nghệ thu giữ carbon.
Yếu tố thứ hai là sự sẵn có của tài chính. Những bước tiến lớn cũng đã được thực hiện ở đây, với sự hỗ trợ được bảo đảm từ các ngân hàng và người bảo lãnh tín dụng rất quan trọng để tài trợ cho các dự án quy mô lớn. Các ngân hàng phát triển khu vực và các tổ chức cho vay được chính phủ hậu thuẫn như Ngân hàng Đầu tư Châu Âu đã nhấn mạnh rằng các chính phủ sẵn sàng bỏ tiền ra thực hiện các cam kết pháp lý của họ . Các khuôn khổ như Nguyên tắc THÉP Bền vững nhấn mạnh sự quan tâm của các bên cho vay tư nhân trong việc hình thành các thỏa thuận tài chính phù hợp với khí hậu.
Yếu tố thứ ba cho sự thành công của thép bền vững là sự cam kết của người sử dụng thép. Chẳng hạn, H 2 Green Steel, công ty đang xây dựng một nhà máy ở miền bắc Thụy Điển, đã bán trước 60% sản lượng của mình cho các hãng như BMW và nhà sản xuất thiết bị gia dụng Miele. Mercedes-Benz thậm chí đã mua cổ phần của công ty .
Nhu cầu từ các ngành công nghiệp như ô tô sẽ rất quan trọng để hỗ trợ thép bền vững
Hợp tác là chìa khóa
Chính những cách tiếp cận hợp tác này giữa các cơ quan quản lý, nhà tài chính, công ty công nghệ và người dùng cuối sẽ rất quan trọng đối với sự chuyển đổi của ngành thép.
Một ví dụ điển hình về điều này là dự án GravitHy ở Pháp . Nó đang xây dựng một nhà máy thép xanh, nơi hydro sẽ được sử dụng để sản xuất DRI, thay thế sản xuất dựa trên nhiên liệu hóa thạch. Liên doanh quy tụ những người chơi bao gồm tập đoàn năng lượng Pháp Engie, công ty công nghệ Primetals Technologies, nhà hỗ trợ đổi mới EIT InnoEnergy của EU và nhà phát triển bất động sản Pháp Idec. Nó sẽ là một phần quan trọng trong chiến lược khử cacbon của Pháp và thiết lập nền kinh tế hydro.
Sẽ cần nhiều hơn nữa những sáng kiến này để biến giấc mơ thép xanh của thế giới thành hiện thực.
