低炭素鋼とは何か

我々の産業の歴史は、多くの点で我々が活動する社会を反映しており、産業革命以来、鉄鋼生産は石炭によって動かされてきました。

今、この状況は変わりつつあり、鉄鋼産業も他の社会と同様に、二酸化炭素やその他の温室効果ガスの排出が厳しく制限された未来において製品やサービスを提供するために変革しています。

この変革に関連する言葉遣いはまだ発展途上にあり、その結果、様々な関係者によって多種多様な表現が用いられています。

これらの表現はしばしば互換的に使用されますが、時に大きく異なる意味を持つことがあります。「グリーンスチール」という表現の使用がますます多様化していることについて、我々はどう理解すべきでしょうか。一部の人々には、それは定義や境界のない単なるマーケティング用語です。

もう一方の極端では、持続可能性の領域全体を網羅する認証が必要な用語だと信じる人々もいます。

そして、問題はグリーンスチールだけではありません。私のグリーンスチールは、あなたのクリーンスチールやゼロカーボンスチールと同じですか。また、ネットゼロ鋼、ゼロカーボンスチール、低炭素鋼の線引きはどこにあるのでしょうか。

我々は、これらのトピックについて語る際に何を意味するのかを明確にするための定義を整備しています。

我々の産業は、従来よりもはるかに低い炭素負荷で生産される新しい鋼製品群の開発と市場投入に取り組んでいます。

低炭素鋼

この低炭素鋼は、従来の生産よりも大幅に低い排出量をもたらす技術と方法を用いて製造されます。

2021年において、ほとんどの鋼は化石燃料ベースの還元剤を使用して生産されていますが、多くの鉄鋼メーカーは、主要な製鋼プロセスからの排出を大幅に削減する技術を導入または開発しています。例としては以下が挙げられます：

• ブラジルのA o Verde do Brasil社は、100%木炭を使用して低炭素の鉄鋼製品を生産しています。

• アルセロール・ミッタルは、ベルギーのゲントに大規模施設を建設し、製鉄所の廃ガスをエタノールに変換しています。このエタノールは合成燃料の生産を含む幅広い用途に使用できます。同様の商業施設は2018年に中国の首鋼で稼働を開始し、初年度に3000万リットルのエタノールを販売しました。

• アラブ首長国連邦のエミレーツ・スチールでは、製鉄プラントからのCO2リッチなガス流から年間最大80万トンのCO2を回収し、成熟した油田に注入して恒久的に貯蔵しています。

• コロラド州のEVRAZ Rocky Mountain Steelは、石炭から太陽光発電への移行を進めています。EVRAZの工場は、単一顧客に特化した国内最大のオンサイト太陽光発電所となる予定です。

• 中国の有力鉄鋼メーカーである河鋼集団（HBIS）は、年産120万トンの水素冶金DRI実証プロジェクトを建設中です。このプロジェクトでは、グリーン水素とブルー水素技術を活用し、鉄鋼製造プロセスからのCO2排出ゼロへの道を探求します。

• ミズーリ州セデリアにあるニューコアのマイクロミルは、風力エネルギーで稼働する米国初の鉄鋼プラントです。このプラントは、鉄鋼会社と地元の電力会社とのパートナーシップにより、両社間の電力購入契約に基づいて電力供給を受けます。

• タタ・スチールは、HIsarnaプロジェクトを通じて革新的な新製錬技術を開発しています。HIsarna技術は、コークス炉や焼結設備を必要とせずに鉄を生産でき、CCSに最適なCO2リッチな廃ガス流を生成します。

• ティッセンクルップ・スチールと日本製鉄は、実稼働中の高炉での水素使用に関する一連の試験を開始し、製鋼時のCO2排出量の大幅削減を目指しています。

これらの技術を用いて生産された鋼はすべて低炭素鋼と見なせますが、現在低炭素鋼と見なされているものは、規制や社会の期待、技術が完全に変わった2050年には異なる可能性が高いです。

我々の産業内や関係者によって、これらの次世代生産技術を用いて生産された鋼を指すために、他にも多くの表現が使用されています。

我々は低炭素鋼を好んで使用します。なぜなら、「低炭素電力」と同様に、直感的に理解しやすく、その意味が明確だと感じるからです。

グリーンスチール

グリーンスチールは、様々な関係者によって異なる意味で使用・解釈されており、多くの場合、より環境に配慮した新製品をマーケティングする文脈で用いられます。これは、革新的技術で製造された鋼、スクラップから生産された鋼、再利用・再製造された鋼、あるいは炭素クレジットや排出権の償却によって排出量を相殺した従来の鋼を指すために使われてきました。このような本質的な不明瞭さと意味の多様性を考慮し、「グリーンスチール」はworldsteelが使用する表現ではありません。

ゼロカーボンスチール

真にゼロカーボンであるためには、鋼はCO2排出を一切伴わずに生産される必要があります。これは非常に高いハードルであり、2021年においてこれを達成できる生産技術を想像することは困難です。

多くの企業がこれに向けて進んでいるかもしれませんが、ゼロは絶対的なものであり、残留炭素排出のオフセットなしではおそらく達成不可能です。これらの残留排出は、サプライチェーン、炭素含有電極の使用、または関連プロセスでの天然ガスの使用から生じる可能性があります。

最終的に、鋼にはある程度の炭素が含まれる必要があります。なぜなら、それが純鉄との違いだからです。この不可欠な合金用炭素は非化石源から調達できますが、その存在により「ゼロカーボンスチール」は多少の誤解を招く用語となっています。

ネットゼロ鋼 / カーボンニュートラル鋼

しかし、鋼の生産時に大気中に排出される温室効果ガスと、吸収源によって大気から除去される排出量とのバランスが取れれば、その結果得られる鋼はネットゼロ鋼またはカーボンニュートラル鋼と呼ぶことができます。

ネットゼロ鋼の生産には、真の中立性を達成するために他部門でのオフセットが必要となる場合があります。カーボンニュートラルを主張する場合、生産者はその範囲、会計方法、および使用するオフセットの質と信頼性について透明性を確保することが重要です。

化石燃料フリースチール

一部の鉄鋼企業は、化石燃料フリースチールの市場販売を開始しています。化石燃料フリースチールは、石炭や天然ガスなどの化石燃料、あるいは化石燃料由来のエネルギーを一切使用せずに製造された鋼です。

すべての化石燃料フリースチールは低炭素ですが、すべての低炭素鋼が化石燃料フリーと形容できるわけではありません。例えば、炭素回収・貯留（CCS）を採用する施設で生産される低炭素鋼は、依然として天然ガスや石炭を使用する可能性がありますが、CO2の大気への排出を防ぎます。バイオマスが関与する場合、それが責任を持って調達されていることを確認することが重要です[1]。

クリーンスチール

クリーンスチールは、鉄鋼分野で使用される技術的な表現であり、不純物、酸化物、介在物の含有量が低い、または金属中に溶解した炭素が低レベルまたは超低レベルである鋼を指します。この表現は一般的に使用されています。

カーボンフリー

カーボンフリーという表現も鉄鋼にはなじみにくい。なぜなら、炭素を含まない鋼は鉄であり、鋼の炭素含有量は、特定のロットに求められる特性を実現するために精密に制御されるからである。水素還元鉄に炭素を添加し、精錬工程を経て鋼に変える必要がある。

気候変動に関する議論は、社会の脱炭素化の必要性という観点から行われることが多い。一般的に鉄鋼生産にこの表現を用いることはない。なぜなら、排出物（GHG/CO₂）をゼロにする必要があるのは鉄鋼生産からの排出であり、工程そのものではないからである。

多くの有望なブレークスルー技術は、依然として炭素を化学還元剤として使用するが、有害なGHGの大気放出を防ぐものである。したがって、業界からの排出は最終的に脱炭素化されるが、製鉄工程自体はそうではない可能性がある。

ブレークスルー技術

ブレークスルー技術は、従来の高炉、DRI、またはEAF技術とは根本的に異なる方法で低炭素鋼を生産する。開発中のブレークスルー技術の例としては、水素還元、CCSの適用、鉄鉱石の電気分解、一連の炭素回収・有効利用・貯留（CCUS）技術、および新しい溶融還元プロセスが挙げられる。

水素

水素は、鉄鋼部門からのGHG排出を大幅に削減する重要なベクトルであり、多くの鉄鋼企業がこの技術オプションを検討している。水素は、その低炭素性に応じて色で分類されることが多い。

低炭素水素と言う場合、以下のものを指す：

• グリーン水素は、再生可能エネルギー電力を使用した水の電気分解によって生成される。

• ブルー水素は、CCSを組み合わせた水蒸気メタン改質プロセスにより天然ガスから製造される。

• 水素は、原子力やCCSなどの他の低炭素電源を使用した電気分解によっても製造できる。これも低炭素と見なす。

化石水素は、排出削減対策のない化石燃料から製造され、主に以下のものを指す：

• グレー水素は、CCSなしの水蒸気メタン改質プロセスにより天然ガスから製造され、CO₂が大気中に排出される。

• ブラウン水素またはブラック水素は、石炭ガス化により製造され、他の色の水素よりもGHG排出量が大幅に多い。

PKU Pioneerの顧客には、方大特殊鋼科技股份有限公司、連源鋼鉄など、新興プロセスを使用してクリーンスチールや低炭素鋼を生産する多くのメーカーが含まれる。当社が提供するVPSA酸素プラントは、これらの鉄鋼メーカーの省エネと排出削減に貢献するとともに、鉄鋼生産ライン全体の最適化にも役立っている。

[1] 責任あるバイオマス認証のための制度がいくつか存在する。例えば、Forestry Stewardship Council（森林管理協議会）などである。

（WorldSteelより転載）