Dekarbonizacija industrije čelika: Čelična jutra, bez mirisa dimnjaka

Poznavanje osnovnog hemijskog procesa za proizvodnju gvožđa starije je od periodnog sistema: ruda gvožđa + ugalj = gvožđe + ugljen-dioksid. Ovaj poslednji deo, ugljen-dioksid, industriju gvožđa i čelika stavlja u centar pažnje upravo zbog svog doprinosa klimatskim promenama. Sam čelik (legura gvožđa i ugljenika) čini oko osam odsto godišnjih globalnih emisija ugljen-dioksida, a više od deset odsto ukoliko se uračunaju emisije industrija za proizvodnju električne energije i eksploataciju uglja. Na sreću, tehnički je moguće i ekonomski izvodljivo eliminisati gotovo sav ugljen-dioksid iz proizvodnje gvožđa i čelika do sredine ovog veka. Međutim, za postizanje tog cilja biće neophodan i pritisak politike.

Ključno je prvo identifikovati primarni izvor emisija. Preko 80 odsto je rezultat početne faze iskopavanja gvozdene rude, koja se u velikoj meri sastoji od gvožđa i kiseonika i hemijskog odvajanja kiseonika. Glavni sastojak koji se koristi kako bi se postigla ova „redukcija“ je ugalj, koji naravno stvara ogromne količine ugljen-dioksida. U ovoj fazi, pretvaranje gvožđa u čelik postaje proces sa relativno niskim sadržajem ugljenika.

Jedan od načina da se smanje emisije iz industrije, jeste da se prvi korak u potpunosti izbegne recikliranjem više proizvoda od gvožđa i čelika, nego što je trenutno slučaj. Dok se stopa recikliranja gvožđa i čelika u SAD kreće od oko 80 do 90 odsto, a širom sveta je veća od 80 odsto, ostaje činjenica da je čelik 100 odsto reciklabilan. Kako bi sve bilo reciklirano, biće potrebno izvršiti pritisak na proizvođače i dizajnere da prave proizvode koji se lakše rastavljaju, sa ciljem da uklanjanje bakarnih žica i drugih zagađivača bude lakše.

Vlade kao najveći kupci igraju važnu ulogu

Još jedan važan faktor je osnovna efikasnost materijala. Neophodna je, dakle,  manja upotreba čelika, a ovome bi mogle da doprinesu arhitekte i građevinski inženjeri koji bi njegovu upotrebu u projektima sveli na minimum. Vlade kao najveći kupci infrastrukture takođe igraju važnu ulogu, kao i proizvođači automobila i svi iz arhitektonske i inženjerske profesije. 

Čelik bi mogao da postane sinonim za cirkularnu ekonomiju, ali samo ukoliko vlade uvedu politike koje bi bile usmerene na svaki korak u lancu snabdevanja čelikom. Reciklaža i efikasnost materijala stvaraju fizičku, logističku, ali i upravljačku složenost, što navodi na zaključak da ih industrije neće automatski usvojiti, čak i ako na kraju troškovi budu smanjeni. 

Ovo bi značilo poboljšanje kodova za izgradnju i proizvodnju vozila (i vođenje računa o većim kompromisima kada su u pitanju drugi materijali, poput stakla, cementa i metala kao što je aluminijum) i primoravanje potrošača čelika da recikliraju sav otpad. Dekarbonizacija sledeće generacije železara zahtevaće drugačiju vrstu pritiska vlade kako bi nova, velika kapitalna ulaganja, bila omogućena. Ovo nije mali zadatak. Način proizvodnje gvožđa i čelika, kao što su visoka peć i osnovna proizvodnja čelika sa kiseonikom, mora da se promeni. 

Kada je u pitanju pretvaranje gvožđa u čelik, elektrolučne peći su efikasno rešenje i sada čine preko 70 odsto proizvodnje čelika u SAD, u odnosu na 15 odsto iz 1970. i nešto manje od 50 odsto u 2000. Da bi se zamenile visoke peći koje koriste ugalj, trenutno postoje dve opcije - peći koje se oslanjaju na vodonik sa niskim sadržajem ugljenika za uklanjanje kiseonika iz rude gvožđa i novi elektrohemijski procesi koji to mogu da urade sa strujom.

Varijacije opcija zasnovanih na vodoniku (prvi put razvijene 1970-ih) trenutno čine pet odsto globalne proizvodnje čelika, ali su i dalje skuplje od tradicionalnih visokih peći. Dodatni troškovi iznose oko 200 do 300 dolara po toni izbegnutog ugljen-dioksida, što je dva, tri puta više od preovlađujuće cene ugljenika u Evropi i znatno više od cena ugljenika gotovo bilo gde. Iako bi takve cene mogle biti opravdane iz klimatske perspektive, biće potrebne političke intervencije kako bi se privuklo tržište. 

Ali dok bi dekarbonizacija čelika imala koristi od održivih visokih cena ugljenika, ono što joj je zaista potrebno je politička strategija koja je i obuhvatnija i fokusirana. Zadatak je da se izgradi prvi talas elektrana sa skoro nultim emisijama kako bi mogle da postanu novi standard.

Prva fabrika čelika sa čistim vodonikom

X2 Green Steel gradi prvu, pune veličine svetsku fabriku čelika sa čistim vodonikom u Bodenu, južno od arktičkog kruga u Švedskoj. Za njenu gradnju postoje gotovo savršeni politički uslovi. Ne samo da su energetski i čelični sektori Švedske obuhvaćeni sistemom Evropske unije za trgovinu emisijama, nego zahvaljujući velikim, nasleđenim hidroelektranama i novim vetroelektranama, severna Skandinavija ima obilje električne energije sa niskim udelom ugljenika. Uz to, on je i jeftin, što omogućava dugoročni ugovor o kupovini električne energije sa norveškim Statkraftom za snabdevanje električnom energijom ispod 0,03 dolara po kilovat-satu.

Cene struje ispod 0,03 dolara koje bi bile ostvarljive sa većinom električne energije koja dolazi iz vetra i (posebno) solarne energije, omogućile bi startapu Elektra sa sedištem u Koloradu da ukine svoj elektrohemijski pristup tradicionalnoj proizvodnji gvožđa. Kompanija se trenutno finansira sa 85 miliona dolara iz fondova rizičnog kapitala, koji su spremni da snose više rizika od prosečnih investitora.

Kreatori politike mogu i moraju da pomognu tehnologijama poput X2 Green Steel-a i Elektre da se pokrenu. Trebalo bi ići korak dalje od osnovne klimatske politike u ekonomiji, kako bismo se usredsredili na obezbeđivanje jeftine električne energije sa niskim sadržajem ugljenika i smanjenje kapitalnih troškova za nove tehnologije.

Američki Zakon o smanjenju inflacije pomaže u ostvarenju pomenutog cilja, ali u isto vreme direktno ne uspeva da podrži revolucionarnu tehnologiju za proizvodnju gvožđa. Ovo može da škodi, pošto subvencioniše istraživanje vodonika i geološko skladištenje ugljen-dioksida, umesto širenja proizvodnje gvožđa i čelika sa niskim emisijama. Jednom kada se  privatne kompanije upoznaju sa novim tehnologijama, dodatni troškovi će biti podnošljivi. Ali jedinstveni, prvi projekti ove vrste, sami po sebi su rizični i potrebna im je podrška. U tom cilju, poreski kredit na proizvodnju, posebno za gvožđe sa niskim emisijama, bio bi značajan.

Vreme je od suštinskog značaja. Azijske stare visoke peći sa visokim sadržajem ugljenika čine 75 odsto svetske proizvodnje gvožđa, kojima će biti potrebno skupo održavanje za deceniju, počevši od 2025. Pošto njihovo oblaganje košta skoro kao kada bi se visoka peć gradila od nule (80 odsto tih troškova), postoji velika prilika za ulaganje u novije, bolje tehnologije. Evropa tu može pomoći, na primer, Mehanizmima za prilagođavanje granice ugljenika EU, a SAD sa Zakonom o smanjenju inflacije. Međutim, da bi demonstrirale vrednost novih tehnologija, vlade moraju da obezbede veća i direktnija ulaganja u njih. I to uskoro.