事關二氧化碳排放量！清華大學最新Nature

　　2019年，高能耗的鋼鐵工業貢獻了全球工業二氧化碳排放量的約25%，其對減緩氣候變化至關重要。盡管在國家和全球兩級討論了脫碳潛力，但特定于工廠的緩解潛力和技術驅動的途徑仍不清楚，這累積起來決定了全球鋼鐵部門凈零轉型的進展。

　　2023年9月20日，清華大學關大博團隊在Nature在線發表題為“Global iron and steel plant CO2 emissions and carbon-neutrality pathways”的研究論文，該研究報告了4,883家鋼鐵廠的二氧化碳排放清單，以及它們的技術特征，包括加工路線和運營細節(狀態、年齡、運營年限等)。

　　該研究確定并匹配適當的減排或零排放技術與特定的擁有路線，或者為每個工廠定制的技術特定的脫碳路線圖。研究發現全球57%的電廠有8-24年的運營年限，這是低碳技術的改造窗口期。按照工廠的運行特點進行低碳改造是將升溫限制在2°C以內的關鍵，而先進的改造可能有助于將升溫限制在1.5°C以內。如果每個工廠的改造比計劃的改造計劃提前5年，這可能導致從2020年到2050年全球累計減排69.6(±52%)億噸(Gt)二氧化碳，幾乎是2021年全球二氧化碳排放量的兩倍。

　　許多國家已經制定了氣候中和目標，按照《巴黎氣候協定》的要求，將全球氣溫上升限制在2°C以下，并努力避免1.5°C的上升。這些目標要求在二十一世紀下半葉全球所有部門向二氧化碳凈零排放過渡。不斷擴大的能源密集型工業基礎設施，特別是在鋼鐵生產等部門，其排放難以緩解(能源和產品需求巨大，資產壽命長，缺乏商業上可用的脫碳技術)，將“鎖定”大量的碳配額。

　　鋼鐵生產是一項復雜的活動，由于鐵礦石的可得性、能源供應、加工路線、技術特點和社會經濟需求等方面的差異，世界各地區的鋼鐵生產也各不相同。因此，全球鋼鐵行業不可能存在“一刀切”的脫碳解決方案。值得注意的是，包括技術改造在內的所有緩解努力都必須在設施一級進行，并根據其技術規格單獨考慮每個處理單元。因此，整個鋼鐵行業的脫碳，取決于每一個工廠的努力。

　　關于鋼鐵工業緩解戰略的研究主要側重于估計節約能源的潛力和相關的二氧化碳減排，以及提高能源效率、更換燃料和采用新興技術的成本。然而，大多數先前的研究僅限于國家層面，或使用一些具有特定工藝的假想工廠作為例子，這些研究不夠全面，無法為具有大量區域多樣性的全球可采用的減排戰略提供信息，也無法用于設計全球整個部門的工廠層面的減緩行動。

2019年鋼鐵廠二氧化碳排放量圖（圖源自Nature ）

　　一個可公開獲得的、統一的、全面的二氧化碳排放測量數據集對于支持鋼鐵行業在工廠、國家和全球等各個層面的脫碳工作至關重要。以前的研究編制了中國鋼鐵廠二氧化碳排放的數據庫，但缺乏詳細的操作和加工信息，而這些信息對于預測鋼鐵廠隨著時間的推移將如何脫碳至關重要。

　　該研究開發了第一個、全面的、公開的全球鋼鐵工廠全球二氧化碳排放清單(CEADs-GSEI)，基于位于4,883個鋼鐵工廠的19,678個單獨的加工單元(特定的加工設施，包括焦化，燒結，煉鐵，煉鋼等)。此外，還根據加工路線的類型、國家、使用年限和包括改造在內的使用壽命，量化了現有鋼鐵廠的“承諾二氧化碳排放量”。最后，確定了有助于實現2030年和2050年區域目標的可能的植物級緩解措施。總之，該研究結果提供了與鋼鐵工廠生產加工相關的二氧化碳排放模式的詳細模式，說明了通過每家工廠的努力實現凈零排放目標的脫碳途徑，對于實現全球鋼鐵企業二氧化碳排放與碳中和之路具有重要的參考價值。