清华大学最新Nature

2019年，高能耗的钢铁工业贡献了全球工业二氧化碳排放量的约25%，其对减缓气候变化至关重要。尽管在国家和全球两级讨论了脱碳潜力，但特定于工厂的缓解潜力和技术驱动的途径仍不清楚，这累积起来决定了全球钢铁部门净零转型的进展。

2023年9月20日，清华大学关大博团队在Nature在线发表题为“Global iron and steel plant CO2 emissions and carbon-neutrality pathways”的研究论文，该研究报告了4,883家钢铁厂的二氧化碳排放清单，以及它们的技术特征，包括加工路线和运营细节(状态、年龄、运营年限等)。

该研究确定并匹配适当的减排或零排放技术与特定的拥有路线，或者为每个工厂定制的技术特定的脱碳路线图。研究发现全球57%的电厂有8-24年的运营年限，这是低碳技术的改造窗口期。按照工厂的运行特点进行低碳改造是将升温限制在2°C以内的关键，而先进的改造可能有助于将升温限制在1.5°C以内。如果每个工厂的改造比计划的改造计划提前5年，这可能导致从2020年到2050年全球累计减排69.6(±52%)亿吨(Gt)二氧化碳，几乎是2021年全球二氧化碳排放量的两倍。

许多国家已经制定了气候中和目标，按照《巴黎气候协定》的要求，将全球气温上升限制在2°C以下，并努力避免1.5°C的上升。这些目标要求在二十一世纪下半叶全球所有部门向二氧化碳净零排放过渡。不断扩大的能源密集型工业基础设施，特别是在钢铁生产等部门，其排放难以缓解(能源和产品需求巨大，资产寿命长，缺乏商业上可用的脱碳技术)，将“锁定”大量的碳配额。

钢铁生产是一项复杂的活动，由于铁矿石的可得性、能源供应、加工路线、技术特点和社会经济需求等方面的差异，世界各地区的钢铁生产也各不相同。因此，全球钢铁行业不可能存在“一刀切”的脱碳解决方案。值得注意的是，包括技术改造在内的所有缓解努力都必须在设施一级进行，并根据其技术规格单独考虑每个处理单元。因此，整个钢铁行业的脱碳，取决于每一个工厂的努力。

关于钢铁工业缓解战略的研究主要侧重于估计节约能源的潜力和相关的二氧化碳减排，以及提高能源效率、更换燃料和采用新兴技术的成本。然而，大多数先前的研究仅限于国家层面，或使用一些具有特定工艺的假想工厂作为例子，这些研究不够全面，无法为具有大量区域多样性的全球可采用的减排战略提供信息，也无法用于设计全球整个部门的工厂层面的减缓行动。

2019年钢铁厂二氧化碳排放量图（图源自Nature ）

一个可公开获得的、统一的、全面的二氧化碳排放测量数据集对于支持钢铁行业在工厂、国家和全球等各个层面的脱碳工作至关重要。以前的研究编制了中国钢铁厂二氧化碳排放的数据库，但缺乏详细的操作和加工信息，而这些信息对于预测钢铁厂随着时间的推移将如何脱碳至关重要。

该研究开发了第一个、全面的、公开的全球钢铁工厂全球二氧化碳排放清单(CEADs-GSEI)，基于位于4,883个钢铁工厂的19,678个单独的加工单元(特定的加工设施，包括焦化，烧结，炼铁，炼钢等)。此外，还根据加工路线的类型、国家、使用年限和包括改造在内的使用寿命，量化了现有钢铁厂的“承诺二氧化碳排放量”。最后，确定了有助于实现2030年和2050年区域目标的可能的植物级缓解措施。总之，该研究结果提供了与钢铁工厂生产加工相关的二氧化碳排放模式的详细模式，说明了通过每家工厂的努力实现净零排放目标的脱碳途径，对于实现全球钢铁企业二氧化碳排放与碳中和之路具有重要的参考价值。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06486-7

转自：“iNature”微信公众号

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