Search
Generic filters
Вхід в кабінет

Декарбонізація відбудови: металургія, цементна індустрія і енергоефективність

Декарбонізація відбудови: металургія, цементна індустрія і енергоефективність

Декарбонізація відбудови: металургія, цементна індустрія і енергоефективність

Сьогодні найбільші світові металургійні групи коригують свої стратегії з урахуванням екологічних трендів, багато хто з них уже розпочав реалізацію пілотних проектів із освоєння виробництва «зеленої сталі». 

Нові методи виготовлення вимагають радикальної зміни існуючих чи будівництва нових агрегатів, використання інших, якісніших і дорожчих сировинних ресурсів. Тому масове впровадження таких технологій, з одного боку, вимагатиме величезних капітальних інвестицій, з іншого – призведе до збільшення собівартості продукції, що випускається (принаймні на початковому етапі). 

Чи зможе за таких умов сталь зберегти свої позиції та виграти конкурентну боротьбу з альтернативними матеріалами? 

Абсолютно точну відповідь на це питання зараз не дасть ніхто. 

Але на боці металургів – багатовіковий досвід розвитку та можливість стовідсоткової повторної переробки сталевих виробів після їх виходу з експлуатації. А це, погодьтеся, чимало! 

В Україні, на тлі війни, руйнування заводів, цивільних об’єктів та гідротехнічних споруд, забрудненості величезних територій залишками військової техніки, мінами та іншими вибухонебезпечними об’єктами, хімікатами тощо, вирішення питань екологізації тимчасово відійшло на другий-третій план. 

Але це не означає, що їх не доведеться вирішувати найближчим часом, особливо з урахуванням: 

а) проєвропейського вектору розвитку країни; 

б) запланованого запровадження істотних обмежень використання «неекологічної» продукції на ринках збуту, які для нас є ключовими. 

Екологічні тренди у будівельній галузі

Зовсім не чорна металургія є флагманом у викидах парникових газів – вона посідає почесне друге місце після цементної промисловості. 

А якщо подивитися ширше і врахувати, що більше половини сталевої продукції, яка випускається у світі, та весь цемент йдуть у будівельну індустрію, виходить, що саме вона і є головним «винуватцем» посилення парникового ефекту на планеті. 

І справді, за даними міжнародного агентства з енергетики (IEA), будівництво та пов’язана з ним промисловість є найбільшим джерелом CO2. 

На них припадає близько 40% усіх світових викидів парникових газів, а також близько 40% світового споживання енергії.  

(Джерело: Матеріали наради IEA, Париж, 2022 р.) 

Відповідно, будь-які ініціативи, реалізовані в частині ефективності будівельних операцій, автоматично ведуть до декарбонізації та зниження обсягів енергоресурсів, що використовуються. 

Серед основних шляхів подібного розвитку найбільш значущими є такі:  

  • Зниження частки залізобетонного будівництва на користь сталевих та стале-залізобетонних рішень (зменшення споживання цементу та бетону);  
  • Зниження металомісткості споруд, у тому числі за рахунок раціонального проектування та використання високоміцних видів сталевого прокату (зменшення споживання сталі);  
  • Розробка нових типів металоконструкцій, нових методів з’єднання та зведення, підвищення енергоефективності будівель (зниження споживання енергоресурсів під час будівництва та обслуговування) тощо.  

За даними Програми ООН з навколишнього середовища (UNEP), для серйозного поліпшення ситуації з парниковими газами в будівельному секторі до 2050 року, крім вищеописаних заходів, потрібно зменшити вуглецевий слід у виробництві будматеріалів, збільшити інвестиції з усіх напрямків енергоефективності та підвищити політичні зобов’язання країн у галузі захисту довкілля. 

Усі галузі будівництва та нерухомості повинні реалізувати політики нульового викиду вуглецю (як для існуючих, так і для нових споруд), а виробники будівельних матеріалів повинні забезпечити декарбонізацію протягом усього ланцюжка виготовлення.   

На жаль, поки всі ці ініціативи здебільшого мають рекомендаційний характер, відповідно, значного прогресу в даному питанні ми поки що не спостерігаємо. 

Зокрема, за інформацією UNEP, у 2022 році експлуатаційні викиди вуглекислого газу у сфері будівництва та нерухомості, пов’язані з енергетикою, збільшилися до 10 Гт, що на 5% більше, ніж у 2020 році, і на 2% більше «допандемійного» піку.  

Декарбонізація металургії

У чорній металургії все набагато серйозніше. 

Наприклад, у Європейському Союзі до 2050 року заплановано зниження металургією викидів СО2 на 80%. 

Причому це стосується як продукції, що випускається всередині ЄС, так і імпорту. За невиконання передбачені мита, штрафи та інші економічні санкції.  

Враховуючи те, що сталь постачається буквально у всі можливі галузі промисловості, ухилення від виконання таких зобов’язань нікому не принесе користі. 

Тому в металургійному секторі рух з декарбонізації дуже помітний: найбільші інжинірингові організації та інститути включилися у розробку альтернативних методів виплавки та прокатування металів та сплавів, а деякі провідні виробники сталі (SSAB, Tata Steel, ArcelorMittal та ін.) навіть розпочали випуск «зеленої сталі» на своїх активах. 

Так, поки що обсяг виробництва такої сталі мізерний, і він губиться у загальній кількості сталевої продукції, яка споживається ринком (для інформації, у 2021 році світовою промисловістю було використано 1834 млн. т сталевих виробів).    

Джерело: Матеріали 68 зустрічі Комітету зі сталі Організації  Економічного Співробітництва та Розвитку (OECD)  

Декарбонізація металургійної промисловості та підвищення енергоефективності технологічних процесів йде одночасно за багатьма напрямами, серед яких: 

  • Виведення з ланцюжка виробництва етапу доменної плавки із заміщенням на пряме відновлення заліза й отриманням металізованих окатків (DRI – direct reduced iron) або гарячебрикетованого заліза (HBI – hot briquetted iron) замість чавуну. 
  • У доменному процесі виплавляння чавуну бере участь багато вуглецевмісних компонентів (кокс, природний газ, пиловугільне паливо тощо). DRI-технології, які базуються на використанні природного газу, викидають в атмосферу в 2-4 рази менше СО2, а методи прямого відновлення із застосуванням водню є практично «вуглецево-нейтральними».  
  • Заміщення пиловугільного палива та природного газу на водень при доменному виробництві чавуну.  
  • Зменшення обсягів використання чавуну в конвертерному виробництві сталі на користь металевого брухту, DRI та HBI.  
  • Зменшення обсягів конвертерного виробництва сталі на користь електросталеплавильних методів.  

Подальший розвиток ресурсозберігаючих технологій та поєднаних процесів

В даний час найбільш відомим видом подібного поєднання є ливарно-прокатні модулі, які поєднують етапи розливання та гарячої прокатки сталі.  

Очевидно, що декарбонізація чорної металургії неможлива без серйозної перебудови виробничих потоків та введення нових елементів у технологію виготовлення металопродукції, зокрема:  

  • Потрібно збільшити потужності з виробництва та транспортування водню;  
  • Необхідно забезпечити промислові підприємства великою кількістю електроенергії – відповідно необхідно вводити додаткові генеруючі потужності;  
  • Потрібно розширювати потужності з заготівлі брухту та впроваджувати заходи з брухтопідготовки (зростуть вимоги до якості металобрухту);  
  • При виплавці сталі буде потрібне використання вакуумування та інших методів позапічної обробки для виведення водню в набагато більших обсягах, ніж зараз, тощо.  

Ймовірно, вищезгадані зміни призведуть до збільшення собівартості і, відповідно, ціни на сталеві продукти, що, безумовно, вплине і на всі суміжні галузі. 

Чи будуть реалізовані всі описані заходи або металургійна наука найближчим часом запропонує щось нове та революційне – поки що питання відкрите.   

Займатися покращенням екологічної ситуації потрібно обов’язково. І в цьому мають брати участь усі сегменти промисловості в усіх країнах світу без винятку. 

Бо якщо в одній частині глобусу вуглецевий слід скоротиться, а в іншій – пропорційно зросте, загальна ситуація із парниковим ефектом на планеті не зміниться. 

При цьому виробники «зеленої» продукції, які реалізували екологічні проекти, що призвели до її здорожчання, будуть неконкурентними порівняно з тими, хто просто «забив» на ці ініціативи та знайшов шляхи легального чи нелегального обходу санкцій.

Автор: Владислав Горбатенко, Керівник напрямку розвитку нових продуктів, кандидат технічних наук (Джерело: metinvest-smc.com)

Вам буде цікаво: