Produkcja stali bez paliw kopalnych

Co producenci samochodów muszą wiedzieć.

W którymś momencie po 2025 r., producent samochodów będzie miał możliwość pochwalenia się pierwszymi samochodami z elementami stalowymi wykonanymi w procesie produkcji bez wykorzystania kopalin. Dokładniej, zamiast emisji CO2, tylko H2O (para wodna) będzie uwalniana podczas przerobu rudy żelaza w żelazo; a następnie z tego żelaza powstanie stal. Wyobraźmy sobie, jak to podniesie pozycję środowiskową i status marketingowy producentów samochodów.

thomas hornfeldt“Producenci aut są bardzo zaangażowani i pozytywni, gdy omawiamy inicjatywę HYBRIT,” mówi Thomas Hörnfeldt, wiceprezes ds. zrównoważonego rozwoju w SSAB. "Są bardzo świadomi nadchodzących wymagań LCA stawianych przez UE samochodom. LCA potwierdza producentom, że wraz z trendem zeroemisyjności, CO2 wbudowane w materiały motoryzacyjne będzie ich kolejnym dużym wyzwaniem. Wielu producentów samochodów chce "wyjść przed szereg" i jako pierwsi na rynku wprowadzić stal bez paliw kopalnych z SSAB”

Na ile HYBRIT pomoże im zrealizować ten cel? W końcu bezpośrednia redukcja rudy żelaza przy użyciu wodoru jest już przeprowadzana w laboratoriach. Ale stosowania tego procesu w większej skali jeszcze nikt nie próbował - aż do teraz.


Zakład pilotażowy Hybrit
W mieście Luleå na północy Szwecji, zgodnie z planem postępuje budowa zakładu pilotażowego HYBRIT. Zakład budowany jest przez partnerów HYBRIT: SSAB, LKAB — których złoża wyjątkowo czystej rudy żelaza znajdują się w pobliżu — oraz Vattenfall, spółkę obiecującą dostawę energii bez paliw kopalnych. Próby w zakładzie HYBRIT planowane są na początek lata (2020).

Praktycznie wszystkie europejskie spółki stalowe ogłaszają plany redukcji swoich emisji CO2.

“Tak, a część firm stalowych zdaje sobie teraz sprawę, że proces wodorowy jest rzeczywiście jedyną drogą eliminacji emisji CO2 u źródła w produkcji żelaza,” mówi Hörnfeldt. "Ale z tego, co wiemy, nasza inicjatywa HYBRIT jest o wiele bardziej konkretna i przewodzi w branży stalowej. Na ostatnim szczycie klimatycznym ONZ ogłosiliśmy, że przyśpieszamy nasz plan produkcji o trzy lata.”

Jednym z powodów pewności SSAB i jej partnerów, że jesteśmy na właściwej ścieżce, są wyniki studium wykonalności przeprowadzonego w 2018 roku. Obliczono, że stal produkowana bez paliw kopalnych spowoduje 20-30% wzrost kosztów w porównaniu do tradycyjnej stali. Ale ta różnica zmniejsza się, ponieważ: 1) rośnie koszt emisji dwutlenku węgla, oraz 2) maleje koszt energii elektrycznej bez paliw kopalnych.

Jest nawet jeszcze lepiej.

Okresowo - na przykład latem - rzeki są pełne (i produkują energię wodną), a farmy wiatrowe pracują, więc Szwecja produkuje więcej energii elektrycznej niż zużywa. A HYBRIT może skorzystać z tych dodatkowych zasobów energii odnawialnej, wykorzystując elektrolizę do konwersji zwykłej wody w wodór. Zatem zielona energia może być składowana w formie wodoru w wielkich, podziemnych komorach, gotowa do użycia w produkcji żelaza HYBRIT.

“To czysty obieg,” zauważa Hörnfeldt. Możemy zapewnić, że ta "ekstra" energia ze źródeł odnawialnych zostanie rentownie zaprzężona do pracy. Przechowywanie energii jako wodoru pomoże też ustabilizować sieć elektryczną.”

Zmniejszanie emisji CO2 w obecnej stali motoryzacyjnej

“SSAB wdraża inne poważne inwestycje - równolegle do projektu HYBRIT - w postaci zamiany obecnych wielkich pieców hutniczych z węglowych na piece z łukiem elektrycznym,” mówi Hörnfeldt. “W normalnych warunkach, nasz piec w Oxelösund wymaga przebudowy w 2025 r. Zamiast wydawać na to ogromną sumę pieniędzy pomyśleliśmy, że można go zastąpić piecem elektrycznym. Piec z łukiem elektrycznym można zasilać złomem stalowym aż do czasu, gdy zakład HYBRIT zacznie produkować własne "żelazo gąbczaste" jako wkład dla naszej produkcji stali.”

W najbliższych latach na elektryczne przekształcimy również trzy pozostałe piece hutnicze SSAB.

“90% naszych obecnych emisji CO2 pochodzi z konwersji rudy żelaza na żelazo przy użyciu węgla koksującego,” mówi Hörnfeldt. “HYBRIT wyeliminuje te emisje CO2. Pracujemy jednak również nad pozostałymi 10% naszych emisji CO2, przekształcając nasze procesy grzewcze w elektryczność tam, gdzie możemy dla procesów walcowania i obróbki termicznej. Tam, gdzie to niemożliwe – niektóre procesy wymagają temperatur powyżej 1000°C – będziemy w przyszłości używać biogazu.”

W międzyczasie, LKAB zamienia swój sprzęt w kopalniach rudy żelaza z pracującego w oparciu o węglowodory (olej, diesel, gaz) na pracujący dzięki energii elektrycznej. Nawet pellet rudy żelaza dostarczany do SSAB staje się bardziej ekologiczny: drewno odpadowe ze szwedzkich lasów będzie fermentowane i zamieniane na biogaz, a następnie używane do zasilania zakładu produkcji pelletu LKAB.

Wydaje się, że inni producenci stali przyjmują dużo bardziej pozytywne podejście do wodoru. Czy SSAB i partnerzy “palą mosty”, przechodząc agresywnie do produkcji żelaza z wykorzystaniem wodoru?

“Nie sądzimy,” odpowiada Hörnfeldt. "Zmiany klimatu zmuszą wszystkich do szybszego myślenia i działania niż wcześniej - musimy tak postępować, z myślą o naszych dzieciach i ich dzieciach. Studium wykonalności HYBRIT z 2018 roku było bardzo wszechstronne i przekonujące, że jest to właściwa droga dla stali. A Szwedzka Agencja Energetyczna przeprowadziła swoje badanie. Agencja jest wielkim zwolennikiem HYBRIT.”

“Już teraz sprawdzamy możliwość budowy zakładu demonstracyjnego 2025, trzy lata przed planem, tak abyśmy mogli natychmiast potem produkować bazującą na rudzie żelaza stal bez paliw kopalnych do użytku komercyjnego. Celem jest sprzedaż takiej stali na szeroką skalę do roku 2035.”

“Chcemy zdecydowanie odciąć się od tradycyjnych, intensywnie bazujących na węglu technologii produkcji stali. Chcemy być pierwszą na świecie spółką stalową wolną od paliw kopalnych.”

Zobowiązanie do redukcji CO2 w Szwecji.
Dodatkowe informacje znajdują się na stronie: www.hybritdevelopment.com
180