Kilka tygodni temu ArcelorMittal, drugi największy producent stali na świecie podpisał porozumienie z hiszpańskim rządem na inwestycje w technologię, która pozwoli na radykalne zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych. Zostanie ona zainstalowana w hucie firmy w Gijon w Hiszpanii, stąd rząd tego kraju zobowiązał się do przeznaczenia na ten cel 1 mld euro, a ArcelorMittal przeznaczy 50 mln euro. Inwestycja będzie obejmować budowę ekologicznej instalacji do wodorowej bezpośredniej redukcji żelaza (DRI) oraz hybrydowego elektrycznego pieca łukowego (EAF). Sama instalacja do bezpośredniej redukcji żelaza pozwoli na produkcję 1,6 mln ton bezemisyjnej stali, a więc takiej, przy produkcji której nie są wytwarzane gazy cieplarniane, zwłaszcza dwutlenek węgla (CO2). Inwestycja ma zostać uruchomiona do 2025 r. i sprawi, że będzie to pierwsza na świecie bezemisyjna huta stali. Wcześniej spółka zapowiedziała dwie inwestycje tego typu w hutach w Niemczech, które wyniosą łącznie 2,5 mld euro.
Inwestycja w Hiszpanii pozwoli na pokrycie ok. 2 proc. rocznej wielkości produkcji stali ArcelorMittal, która w 2020 r. wyniosła 78,5 mln stali. Pokazuje to skalę inwestycji, jaka jest potrzebna, aby przemysł stalowy znacząco zredukował emisję gazów cieplarnianych. Firma szacuje, że aby osiągnąć neutralność klimatyczną do 2050 r., a więc zgodnie z wymogami UE, będzie musiała zainwestować 15-40 mld euro. Zatem inwestycje całej branży w technologie umożliwiające produkcję ekologicznej stali będą musiały wynieść setki miliardów euro.
Ogromne inwestycje mające na celu redukcję emisji zapowiedziała już chińska Baowu Group, największy na świecie producent stali. W połowie lipca br. ogłosiła utworzenie funduszu, który ma inwestować w zielone technologie. Jego wartość ma docelowo wynieść 8,9 mld euro (50 mld CNY) i będzie on współtworzony wraz z chińskimi instytucjami finansowymi, a na początek będzie dysponował kwotę 1,7 mld euro. Wpisuje się to w ogłoszony przez firmę cel osiągnięcia neutralności emisyjnej w 2050 r. a szerzej również w ogłoszony przez Chiny cel osiągnięcia neutralności klimatycznej tego kraju w 2060 r.
Podobne działania podejmują inne największe firmy w branży, a także startupy pracujące nad nowymi technologiami do wytwarzania stali. Hybrit, spółka joint-venture stworzona przez szwedzkiego producenta stali SSAB oraz kopalni rudy żelaza LKAB i firmy energetycznej Vattenfall, wyprodukowała w lipcu br. pierwsze 100 ton żelaza za pomocą technologii opartej o wodór. Jest ona bardzo podobna do tej, którą chce wykorzystywać ArcelorMittal. Spółka podpisała już kontrakt na dostarczanie produkowanej w ten sposób stali z Volvo. SSAB zapowiedział, że od 2026 r. w oparciu o rozwiniętą przez Hybrit technologię wodorową planuje produkować stal na dużą skalę.
Podobne technologicznie projekty realizuje również niemiecki ThyssenKrupp oraz austriacki Voelstalpine. Obie chcą do 2030 r., przy wykorzystaniu technologii opartej o wodór, zredukować emisję CO2 o 30 proc.
Na czym polega ta technologia? Tradycyjny sposób wytwarzania nowej stali (a nie przetwarzania złomu) opiera się na procesie redukcji żelaza poprzez dodanie węgla do pieca hutniczego. W wyniku reakcji chemicznej powstaje stal, jednak skutkiem jest również powstanie ogromnych ilości CO2. Alternatywną technologią jest wykorzystanie wodoru w ramach tzw. bezpośredniej redukcji żelaza. W takim procesie jedynym produktem ubocznym jest para wodna, wyprodukowana więc w ten sposób stal nie generuje żadnych emisji CO2. Problem polega jednak na tym, że tak wyprodukowana stal jest kilkadziesiąt procent droższa od tradycyjnej. Redukcja kosztów jest więc najważniejszym celem, którego osiągnięcie zajmie wiele lat. Z tego powodu udział nowych technologii w produkcji zacznie osiągać wysokie poziomy dopiero za 10-15 lat.
Nad technologiami do produkcji bezemisyjnej stali po niższych kosztach pracuje wiele startupów, które w ostatnich miesiącach otrzymały ogromne środki od inwestorów oraz firm produkujących stal. Kilka z nich znajduje się już blisko fazy komercjalizacji technologii. Szwedzki H2 Green Steel pracuje nad technologią wodorową, której wdrożenie ma rozpocząć się w I poł. 2021 r. Zapowiada ona, że jej technologia pozwoli na produkcję stali po kosztach ok. 253 euro (220 USD) za tonę, co jest bardzo konkurencyjną stawką wobec obecnych kosztów na poziomie 380-490 euro za tonę w zależności od firmy i kraju produkcji (uwzględniając opłaty środowiskowe). Spółka zebrała finansowanie w wysokości ponad 120 mln euro, m.in. od Mercedesa oraz szwedzkiego producenta stali Steel Group.
Inną spółką, która pracuje nad technologią do wytwarzania „zielonej” stali jest amerykańska Boston Metal. Dotychczas zebrała ponad 1115 mln euro, a wśród inwestorów znajduje się m.in. spółki wydobywcze BHP Group oraz Vale, a także Bill Gates. Komercjalizacja jej technologii jest planowana do 2025 r., z tym, że technologia ta nie jest oparta na wykorzystywaniu wodoru, a na elektrolizie stopionego tlenku (MOE). Główną różnicą pomiędzy tą technologią jest to, że produktem ubocznym produkcji jest tlen, a nie para wodna. Daje ona również możliwość eliminacji pieców hutniczych, a według zapowiedzi Boston Metal, może być również w pewnym zakresie stosowana w kopalniach rudy żelaza.
Co ciekawe, nad technologią wodorową pracują również polscy naukowcy z Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza we współpracy z Politechniką Częstochowską. Komercjalizacja tej technologii jest planowana ok. 2030 r.
Istotne inwestycje firmy lokują również w technologie ograniczające wydobywanie się dwutlenku węgla powstające w ramach obecnie wykorzystywanych metod produkcji. Przykładowo ArcelorMittal zainwestuje 165 mln euro w urządzenia do wychwytywania gazów odlotowych, które zostaną zainstalowane w zakładzie w Belgii. Gazy będą następnie przerabiane na etanol, który będzie mógł być wykorzystany do produkcji w przemyśle chemicznym.
Dlaczego redukcja emisji gazów cieplarnianych przez przemysł stalowy jest tak ważna?
Dane World Steel Association wskazują, że w 2020 r. przemysł stalowy odpowiadał bezpośrednio za ok. 9-11 proc. całkowitej światowej emisji gazów cieplarnianych (to więcej niż emitują np. całe Indie), najwięcej spośród wszystkich branż przemysłowych. Z kolei jak wynika z szacunków International Energy Agency (IEA), aby przemysł stalowy osiągnął zakładane globalnie cele polityki klimatycznej do 2050 r., musi zredukować swoją emisji CO2 co najmniej o połowę. Powoduje to, że presja regulacyjna na działające w nim firmy jest w tym zakresie jest bardzo silna i to ona wymusza nowe inwestycje.
Zgodnie z prognozami IEA, do 2050 r. ok. 29 proc. stali na świecie będzie produkowana przy wykorzystaniu technologii opartej o wodór, z kolei ok. 13 proc. z użyciem technologii elektrolizy stopionego tlenku. Ponad połowa światowej produkcji stali będzie natomiast opierała się na klasycznej technologii, ale z zastosowaniem technologii ograniczających emisję CO2.
Kluczowe znaczenie dla rozwoju opisanych rozwiązań będzie miała sytuacja rynkowa oraz polityka wobec przemysłu stalowego. Obecnie ceny są na wysokim poziomie, w ciągu ostatniego roku wzrosły w zależności od rodzaju stali o 100-200 proc. Producenci wskazują, że jest to sytuacja sprzyjająca transformacji w branży, ponieważ zapewnia producentom odpowiednio wysokie rentowności produkcji. Wcześniej jednak branża przez wiele lat zmagała się z permanentną nadpodażą stali na rynku i zmiennością cen na rynku, co nie zniechęcało do inwestowania i wymuszało zamykanie hut stali głównie w Europie oraz USA.
Firmy z branży wskazują, że ważną rolę mogą odegrać zachęty ze strony UE, czy rządów państw, które poza negatywnymi bodźcami, jak dodatkowe opłaty nakładane na emisję CO2 powinny wprowadzać pozytywne zachęty do inwestowania, jak dotacje, czy koinwestycje. Takim właśnie przykładem jest inwestycja ogłoszona przez ArcelorMittal oraz rząd Hiszpanii.