以具有竞争力的价格生产零排放钢铁将是无价的

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根据世界钢铁协会（World Steel Association）的数据，钢铁产量占全球年碳排放总量的7%至9%。总部位于科罗拉多州博尔德市的Electra公司的首席执行官兼联合创始人Sandeep Nijhwan表示：“这是一个行业的数据。这也是最难实现绿色的行业之一。”

但Electra正在接受挑战。该公司表示，其新的电化学工艺可以使炼钢完全脱碳。零排放钢的成本可能与传统钢相同。

炼钢业的巨大碳足迹来自于将铁矿石转化为铁，铁占钢铁的97%。矿石在1600°C的温度下在燃煤的巨大高炉中熔化，这与几十年来的做法相同。Nijhawan解释说，燃烧煤炭不仅能提供能源，同时也是一种还原剂。也就是说，其中的碳与氧化铁作用，与氧形成键。结果是纯铁加上二氧化碳。钢铁生产过程中90%的碳排放是由这个过程造成的。Nijhawan说：“当我们谈论钢铁脱碳时，我们实际上是在谈论炼铁脱碳。”

Electra提出了一种“电化学湿法冶金工艺（electrochemical hydrometallurgical process）”，在60°C的温度下将氧化铁直接还原成铁，不需要高炉或燃煤。

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该方法包括首先将氧化铁矿石溶解在酸水溶液中以沉淀出金属。Nijhawan说，湿法冶金通常用于生产铜和锌。“不同的是，氧化铁不喜欢进入溶液。一旦进入溶液，它就不稳定，并且希望很快从溶液中出来。” 他和他的团队已经找到了解决这个问题的方法。他们使用专有工艺，分离并去除铁矿石中的杂质。最后，他们通过电流从溶液中提取铁。

一些公司正在尝试使用氢气或生物质燃料代替煤炭来加热和转化高炉中的铁矿石。但这些替代燃料仍然昂贵。此外，Nijhawan表示，这并不能消除对昂贵、高品质铁矿石的需求。“成本是解决方案可行的重要因素，因为这是一种20亿吨规模的商品。”

电化学技术可以完全依靠低成本的太阳能和风能运行（为了实现这一目标，可能会减少风力涡轮机自身与钢铁相关的碳排放）。还有另一个成本优势：该工艺可以使用世界各地广泛可用的廉价、低品位铁矿石。他说，传统的炼铁需要高品位矿石，含铁约60%，价格昂贵，约占炼铁成本的一半。“我们可以使用低品位的矿石，这些矿石如今被钢铁工业当作废物处理。有大量的此类矿石只能存放在矿里，因为没有人可以使用它们。”

Electra的铁可以在电弧炉（electric arc furnaces，EAF）中转化为钢，这些电弧炉如今用于熔化废金属并将其回收为新的钢。今天大约四分之一的钢铁是在电弧炉中生产的。12月初，Electra宣布与美国最大的钢铁生产商和废钢回收商Nucor Corporation合作，Nucor计划使用Electra的铁，以进一步减少其EAF生产的钢铁的碳排放。Nijhawan表示，最终，如果电弧炉也采用零碳可再生能源，那么从铁矿石到钢铁都将实现零排放。

10月，Electra从Bill Gates创立的Breakthrough Energy Ventures公司、Amazon和BHP Ventures等投资者那里筹集了8500万美元的资金。该公司计划进一步开发和扩大其零排放炼铁工艺。目前正在博尔德建造一座试验工厂，计划于2023年投入运营；该公司的目标是在本世纪末前实现商业生产。