中國鋼鐵產業作為國內碳排放的重要來源,排放量佔中國總量達15%。為實現碳達峰與碳中和的「雙碳」目標,鋼鐵企業持續進行製程升級與能源結構優化。從源頭減排角度,目前業界主要採用三種技術路徑:氫基直接還原鐵-電弧爐製程、廢鋼-電弧爐製程、以及富氫碳循環高爐工藝。然而,這些方法尚難以實現鋼鐵製程的全面脫碳,因此仍需依賴碳捕集、利用與封存(CCUS)技術作為最終達成碳中和的關鍵配套手段。CCUS技術日益成熟,其與氫能等清潔技術的關係亦從競爭轉為互補,在能源轉型期形成多元化低碳解決方案。
目前,儘管中國在CCUS技術發展方面起步較晚,但已初步建立了多個產業應用案例,橫跨電力、油氣、水泥、化學與鋼鐵等高碳排產業。據不完全統計,中國國內已有超過60個碳捕集項目正在實施。相較其他產業,鋼鐵業在推行CCUS上仍面臨挑戰,包括技術效率不高、初始投入龐大與獲利模式不清,導致推進速度緩慢。然而,國際能源總署(IEA)認為CCUS是未來鋼鐵脫碳的重要手段之一,預計至2050年,全球鋼鐵產業中約有37%的製程將配備CCUS系統,其減排貢獻佔總減碳量的16%,相當於每年需捕集約4億噸二氧化碳。
就中國產業結構而言,傳統高爐-轉爐長流程製程仍佔88%的粗鋼產能,使得短期內無法徹底擺脫高碳排模式。這種情況下,CCUS便成為減碳的最有效路徑之一。多家鋼企開始布局相關技術。例如,中國北京首鋼朗澤科技以生物發酵法將工業廢氣轉化為乙醇與微生物蛋白,已建成四座規模化設施,實現了全球首例合成生物技術在CCUS領域的商品化落地。包鋼集團則正在建設年處理能力達200萬噸的示範項目,預計每年可減排36.5萬噸CO2,並將捕集的氣體用於鋼渣綜合利用與電力供應。中國寶武鄂城鋼鐵也與其他企業合資設立1.44億元人民幣項目,除資源化鋼渣、減排二氧化碳外,還處理大量粉煤灰等固廢,實現多重環保目標。
國外在CCUS方面的實踐也提供了有益的借鑑。阿聯酋的Al Reyadah計畫為全球第一個商業化鋼鐵CCUS專案,啟動於2016年,總投資額為1.22億美元。該計畫初衷為減少天然氣消耗及碳排放,每年捕集80萬噸CO2,但實際僅達到25%的捕集率,並未涵蓋全製程,主要集中於直接還原鐵環節,限制了整體減碳效能。其示範意義在於顯示出直接還原鐵流程下,因其煙氣中CO2濃度高達90%,捕集效率遠優於傳統高爐流程,可望在未來發展中被廣泛應用。
美國則透過政府激勵推動產業轉型。以紐柯鋼鐵公司與Denbury合作為例,該公司利用美國最大的二氧化碳輸送管網,加上稅收抵免政策支持,計畫在2026年啟動鋼鐵業首個CCUS項目,年捕集量亦為80萬噸,並已獲得美國能源部資金補助,展現出政府-企業協同創新的實力與潛力。
儘管如此,中國鋼鐵企業在推進CCUS上仍面臨多重挑戰。首先,政策與資金支持仍顯不足,尤其缺乏像美國那樣長期穩定的稅收優惠機制,使得企業研發與投資壓力大。其次,CCUS整體成本偏高,其中碳捕集階段約佔總成本75%,每噸CO2的捕集成本高達40~120美元,明顯高於其他減碳方式。此外,鋼鐵業的排放點源多且不集中,導致碳捕集設備需個別設計、客製化佈局,限制了技術規模化推廣。第三,鋼企目前在CCUS方面的獲利模式仍十分單一,主要仰賴地質驅油(EOR)來回收部分投入成本,但其盈利穩定性受石油價格波動影響顯著。而其他利用方式如化學轉化、建材製造尚處於初級階段,封存技術更無法帶來收益,只能依賴補貼與碳交易支持。不過,當前CCUS減排量尚未納入中國碳市場體系,使企業難以實現減碳效益的貨幣化。
為推動CCUS在鋼鐵產業的落地與發展,專家提出幾項建議。其一,政府層面應加強支持,包括設立專項基金、完善碳定價與補貼制度,並針對EOR等成熟應用提供穩定激勵,促進企業投入與技術升級。其二,技術創新需持續推動,如研發低能耗捕集材料、提升設備效率與彈性設計,同時探索如碳礦化等新的利用方式,以強化商業化可行性。其三,金融工具與產業協同亦是關鍵策略,透過綠色債券、碳減排信用等模式為鋼企提供更低成本資金來源,並建立集群式的“捕集—運輸—封存”產業鏈,降低整體部署門檻與成本,提高行業整體效率。
總的來說,CCUS技術雖非唯一脫碳途徑,卻是鋼鐵產業在面對高碳長流程產能壓力下,實現深度減排的重要一環。面對政策、技術與經濟等多重挑戰,未來發展仍需全方位協調推進,方能構建出符合中國實際的綠色低碳鋼鐵產業體系。