绿色钢铁之路

钢铁生产是世界上主要的污染源之一。随着气候危机和可持续性越来越受到关注，这种局面势必改变。需要通过创新和循环思维来实现这一目的。但这是一条漫长的道路，从设计到报废解决方案，整个产品生命周期都需要新思维。

应对气候变化和环境破坏是人类有史以来面临的最大挑战之一，钢铁行业可以发挥出重要作用。国际气候变化委员会（Internatio-nal Panel on Climate Change）在2014年
估计，钢铁生产造成的温室气体排放占全球总量的5%。从这个角度来看，航空业占全球排放总量的2%。

钢铁生产创新

对这一行业的乐观主义者而言，有几个原因。首先，如今的钢铁生产效率比以往任何时候都要高得多。过去50年来，用于钢铁生产的能源已大幅减少，并且仍有进一步改善的空间。源自废钢生产的钢材数量也有所增加——目前全球逾三分之一的钢材来自回收材料。按照瑞典隆德大学环境与能源系统研究高级讲师Max Åhman的观点，这些进展具有积极意义，但不足以应对我们面临的环境挑战。他认为，要使钢铁成为真正的可持续资源，就需要突破性的技术。 “我们能够而且将会增加回收钢材的数量。”他说，“如果在使用可再生电力的电弧炉中进行熔化，排放量则几乎为零。这尽管可行，但我们不能完全依赖回收钢材。首先，由于全球对钢材的需求一直在增长，因此我们对精炼钢的需求还是会持续增加。其次，还存在着质量问题。仅使用回收钢材来生产特种钢和其他等级的钢材并不总是可行。“探讨能源效率和碳排放量是一件令人愉悦的事，”Åhman说。

但我们也需要认真对待长期挑战，这意味着将重点放在难以实现的事情上。”

他问道：“我们需要更换所有的高炉吗？ 如果需要，用什么取代？”

接近零排放

Åhman认为，钢铁行业最有可能取得成功的技术是立足于以可再生燃料为基础的方法取代燃煤高炉。这种方法正在瑞典（HYBRIT）和德国（SALCOS）的公私合作中进行试点。这两个项目专门设计出利用可再生能源的电力生产氢气、然后在炼钢还原阶段使用氢气代替焦煤的方法。这种方法产生的副产品是水，而不是二氧化碳，因此理论上可以生产出零排放或接近零排放的钢铁。“这里不存在技术上的未知因素。”Åhman说，“我们已经完成了直接的氢还原，然后电解。需要证实的是，能够以经济有效的规模化、以综合方式加以实施”。为此，当务之急就是必须尽快做出长期的决策。鉴于这个行业的投资周期很长，投资者需要尽快决定2050年的投资方向。“如果想采用氢直接还原法来取代高炉，基本上必须在2025年之前做出决定。这就是我们所讨论的时间框架。”Åhman总结道。

生命周期评估

钢铁在现代社会中无处不在，因此仅专注于生产环节并不能充分说明其对可持续未来实现的重要价值。瑞典钢铁生产商协会（Swedish Steel Producers Association） Jernkontoret资深政策顾问Karin Östman提倡生命周期评估（LCA），他认为这才是理解钢铁和可持续性的更好方法。LCA旨在更真实地衡量产品整个生命周期的影响。有人认为，通过评估产品的整个生命周期，可以了解其环境绩效，并就可持续途径做出更好的决策。此外，生产的进步意味着钢铁可以在实现可持续发展方面发挥积极作用。“高强度钢的发展就是一个典范，” Östman解释说，“在汽车中使用高强度钢材时，重量得以减轻，并且变得更加省油。因此，通过这种方式，钢铁有助于降低整个系统的能源消耗”。

很容易忽视的一点是， 可持续性不仅仅包括减排，而且覆盖了更多的环节。可持续发展是指维持一个宜居的星球，或者如联合国在其可持续发展目标的描述中所解释的样，“保护地球，改善世界各地每个人的生活和愿景”。Östman认为，这一观点同样适用于钢铁行业的发展。我们Jernkontoret为自己设定的愿景是，到2050年，瑞典的钢铁行业将不会生产任何不能为社会创造价值的产品，”她说，“这意味着零排放，没有浪费，而且这也意味着为建立更美好的社会做出贡献。提供良好的职业以及更安全、更公平的工作环境是其中的重要部分”。 

可持续地使用钢铁

尽管Max Åhman 所描述的“绿色钢铁” 要经过数年才能投入商用，但对于制造商和机械工程师来说，仍有可持续的方法。Jernkontoret对可持续性采用的生命周期方法可以帮助鉴定改进的来源。将生命周期分析作为设计过程的核心部分是关键所在。许多国家，政府间组织和非政府组织都在保持着生命周期清单，以量化产品及其投入的影响。这些清单中的数据旨在涵盖所有方面，包括原材料、制造、运输、最终使用以及整个生命周期对环境的影响。这些数据可以对各种各样的商品进行全面的生命周期评估，而且还有一些基本的考虑因素，几乎与所有需要钢材的应用相关。

降低、再利用、再循环

首要考虑因素是材料效率和过度设计。生命周期评估从资源的开采开始，而过度设计——使产品比其最终使用需求更强、更大或更复杂——从定义上来说，是对材料的低效使用。使用回收材料中的钢材可以减少原材料的使用，但是根据不同的具体应用，更高等级的钢材可能是优化设计并降低产品在其整个生命周期中影响的更好方法。通常建议在设计阶段考虑产品的生命周期，以便启用循环模式。

钢铁可以无限循环利用，然而与其它金属  （尤其是铜）的污染往往会限制回收钢材的用途。根据产品类型的不同，可回收性差异很大，但是，确保易于拆卸并最大程度地减少钢材与其它金属的焊接，这是适用于任何行业的设计考虑因素。