インド鉄鋼業界における脱炭素技術経路の現状

インドの鉄鋼生産能力は2030年までに3億トンに増加する可能性があると推定され（2017年インド国家鉄鋼政策で提案）、2050年までには5億トンに達する可能性がある。インドの鉄鋼業界は現在、国内の温室効果ガス総排出量の5％、製造業・建設業の複合排出量の34％を占めている。鉄鋼生産が増加するにつれ、業界の温室効果ガス排出量も増加する。「現状維持」シナリオでは、排出量は2020年の2億9500万トンのCO2から2050年には8億3700万トンのCO2へとほぼ3倍に増加すると予測されている。したがって、インド鉄鋼業界が炭素排出目標を期限内に達成できるよう、脱炭素化への経路を探ることが極めて重要である。
現時点では、インド鉄鋼業界におけるクリーンテクノロジーソリューションはまだ商業化に至っておらず、せいぜい研究および/またはパイロット段階にある。
1. エネルギー効率の向上
エネルギー効率の向上は、インドの鉄鋼企業にとって最優先の焦点であるべきである。国際的なベンチマークと比較して、インドの鉄鋼生産工程におけるエネルギー消費量は著しく高い。これは主に、時代遅れで非効率な高炉が広く使用されていることと、石炭ベースの直接還元プロセスへの依存度が高いことに起因する。
2. 資源利用効率の向上
資源利用効率の向上も、鉄鋼生産工程におけるCO2排出削減に役立つ重要な手段である。インドでの鉄鋼需要が高まる中、環境への悪影響を緩和するためには、材料リサイクルの促進が極めて重要である。
資源利用効率を向上させるための対策には、製鋼工程でのスクラップ鋼の使用量増加、より高品質な材料を使用した製品寿命の延長、より高級な鋼材を使用した鋼材消費量の削減などが含まれる。これらの対策は粗鋼生産への需要を減らし、エネルギー使用と炭素排出にプラスの影響を与える。
3. 技術の変革
短期的には、エネルギー効率と資源利用効率を向上させる対策が、鉄鋼生産工程における炭素排出とエネルギー消費の削減に極めて重要である。
中長期的な観点からは、鉄鋼業界は新たな低炭素技術を採用する必要がある。これには、現在の石炭ベースの鉄鋼生産からガスベースの技術への移行が必要であり、環境への影響を大幅に低減する。経済的な観点からは、天然ガスまたは合成ガスの使用が実現可能な変革オプションとなる。
インドでは、天然ガスの陸揚げコストが1 MMBtu（百万英熱量単位）あたり約6〜8ドルであれば、ガスベースの直接還元は石炭ベースの還元ルートと競争できる可能性がある。インドの一部の直接還元鉄プラントでは、すでに還元剤として輸入天然ガスを使用している。例えば、Jindal South West（JSW）スチールは、DRI生産に100％輸入天然ガスを使用している。コークス炉ガスやCOREXガスなどの他のガスも、インドのいくつかの鉄鋼プラントで利用されている。
4. 深層脱炭素技術
鉄鋼生産工程における脱炭素化を達成するには、単にエネルギーと資源の効率を改善するだけでは不十分であり、ブレークスルー技術——例えば炭素回収技術——の商業規模での開発に焦点を当てなければならない。
鉄鋼炉ガスからのCO2除去は、CO2回収と統合することで、炭素回収に高CO2含有率で高品質なガス源を提供し、低コストかつ低エネルギーのCO2回収を実現できる。PKUパイオニアは、圧力スイング吸着法とコールドボックスを組み合わせたプロセスを採用し、1トンのCO2を回収するための総エネルギー消費量を2 GJ未満に抑えている。これに CO分離 技術を組み合わせると、総コストはさらに低減する。
PKUパイオニアは、自社開発のCu担持吸着剤を使用して、 H、N、CHが豊富な原料ガスからCOを効率的に精製し、最大99.9%の純度を達成。PSA CO分離技術は、N₂およびCH₄からCOを分離するという産業上の課題を解決し、さまざまな原料ガスからのCO分離・精製に広く応用されている。50以上の成功したエンジニアリング事例の中でも、中国鋼鉄公司向けのPKUパイオニアのPSA-COユニットパイロットプロジェクトは現在稼働中である。先進国の厳しい要件を満たしたPKUパイオニアは、2024年に初のプラントを アメリカに輸出した。PSA CO精製技術は、鉄鋼生産における脱炭素化経路の継続的な発展において重要な役割を果たしている。例えば、ガスベースの直接還元鉄プロセスでは、分離された高純度COを還元剤や化学原料として使用でき、伝統的な石炭への依存を大幅に減らし、炭素排出を低減する。さらに、水素利用と統合することで、鉄鋼業界における深層脱炭素化にさらなる可能性を提供する。 PSA-CO精製 2024年に米国向けに設立予定。PSA CO精製技術は、鉄鋼生産における脱炭素化経路の進行において極めて重要な役割を果たす。例えば、ガスベースの直接還元鉄（DRI）プロセスでは、分離された高純度COを還元剤や化学原料として利用でき、従来の石炭への依存を大幅に低減し、炭素排出量を削減する。さらに、水素利用と統合することで、鉄鋼業界の深い脱炭素化に向けたさらなる可能性を提供する。