Triển vọng công nghệ xanh cho ngành sản xuất thép

Tại thị trấn Lulea ở miền Bắc Thụy Điển, nhà sản xuất thép SSAB đang sử dụng phương pháp sản xuất mới có thể cách mạng hóa công nghiệp sản xuất thép.

Ảnh: minh họa

Theo Tổ chức Năng lượng quốc tế (IEA), trong số các công nghiệp nặng, sản xuất sắt, thép là ngành thải ra CO2 nhiều nhất. Hiệp hội Thép thế giới ước tính ngành này đóng góp từ 7-9% tổng lượng khí thải do con người tạo ra trên toàn thế giới, với 2,6 tỷ tấn CO2 thải ra trong năm 2020. Tìm ra cách thức khử carbon trong quá trình sản xuất thép, một nguyên liệu không thể thiếu của công nghiệp hiện đại, sẽ là một trong những biện pháp giúp giảm bớt đáng kể khí thải CO2 nhằm đáp ứng các mục tiêu về khí hậu.

Công nghệ lò cao là phương pháp sản xuất thép chính được sử dụng ngày nay. Quặng sắt được khai thác từ mỏ thường chứa rất nhiều oxit sắt - các hợp chất hóa học có thành phần là sắt và oxy. Thành phẩm thép đòi hỏi việc loại bớt oxy trong hợp chất. Quá trình này bao gồm việc đưa quặng săt vào lò nung có mức nhiệt trên 1.000 độ C, khiến than cốc phản ứng với oxy và sản sinh ra CO2. Mỗi tấn thép sản xuất theo cách này sẽ thải ra gần 2 tấn CO2 ra môi trường.

Tuy nhiên, tại thị trấn Lulea ở miền Bắc Thụy Điển, nhà sản xuất thép SSAB đang sử dụng phương pháp sản xuất mới có thể cách mạng hóa công nghiệp sản xuất thép đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng thông qua việc loại bỏ gần như toàn bộ khí thải CO2 trong quá trình sản xuất. Giám đốc khu vực của SSAB Monica Quinteiro cho biết thay vì sử dụng than và thải ra CO2 theo phương pháp truyền thống, quy trình sản xuất mới sẽ thải ra nước, từ đó giảm tới 90% lượng CO2 trong công nghiệp sản xuất thép. HYBRIT chính là cơ sở áp dụng công nghệ như vậy. Cơ sở thí điểm này là sự hợp tác giữa nhà sản xuất thép SSAB, công ty nhà nước Vattenfall và doanh nghiệp khai thác mỏ LKAB.

Tại cơ sở HYBRIT, nhà sản xuất sẽ sử dụng khí hydro nóng cho quy trình loại bỏ oxy. Hydro sẽ giống như carbon trong than cốc, kết hợp với oxy trong quặng sắt, tạo ra nước. Mặc dù phương pháp này không mới, song HYBRIT khác biệt ở chỗ sử dụng hydro sản xuất từ quá trình điện phân, đồng thời đảm bảo rằng tất cả điện sử dụng trong quá trình sản xuất là từ năng lượng tái tạo. Mặc dù thép có thành phần chủ yếu là sắt, song vẫn cần tăng thêm carbon trong thành phẩm. Tuy nhiên, lượng carbon này là rất nhỏ và chỉ thêm vào ở cuối quy trình sản xuất. Giám đốc kỹ thuật SSAB Martin Pei khẳng định mô hình thí điểm này nếu thành công sẽ được nhân rộng và cơ bản giúp giải quyết tận gốc nguyên nhân tạo ra khí thải CO2.

Tháng 8 vừa qua, SSAB đã bàn giao lô thép tấm đầu tiên nặng 25 tấn được sản xuất bằng công nghệ mới và dán nhãn không sử dụng nguyên liệu hóa thạch cho công ty sản xuất xe tải Volvo. Theo Hiệp hội Thép thế giới, con số này còn quá nhỏ so với mức 1,86 tỷ tấn mà các nhà sản xuất thép chuyển đi trong năm 2020. SSAB đang đặt mục tiêu đến năm 2026, có thể sản xuất 1,5 triệu tấn thép không sử dụng nhiên liệu hóa thạch/năm. Rào cản lớn nhất đối với việc mở rộng quy mô sản xuất là việc tiếp cận nguồn điện, đặc biệt là điện được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo. Để có thể sản xuất ở quy mô tối đa, SSAB cần 15 terawatt giờ (TWh)/năm, trong khi LKAB cần 55 TWh cho các hoạt động khai thác. Lượng điện này chiếm tới 1/3 tổng lượng điện tiêu thụ tại Thụy Điển.

Hiện vẫn còn những ý kiến phản đối cách tiếp cận này. Giáo sư Christian Sandstrom tại Trường Kinh doanh Quốc tế Jonkoping cho rằng phương pháp sản xuất thép từ hydro này tiêu tốn nhiều điện năng trong khi việc sản xuất điện cũng đã quá tải và không có dấu hiệu nào cho thấy quá trình sản xuất điện sẽ không dùng đến nhiên liệu hóa thạch.

Theo Hiệp hội Thép thế giới, việc mở rộng quy mô sản xuất của SSAB sẽ không tác động lớn đến lượng khí thải ra từ ngành thép trên toàn cầu, khi doanh nghiệp này chỉ đứng thứ 52 trong số các nhà sản xuất thép lớn trên thế giới năm 2020. Mặc dù vậy, vẫn có nhiều tín hiệu lạc quan về tương lai của công nghệ sản xuất thép bằng hydro này. Tháng 3 năm nay, công ty Thép Xanh H2 của Thụy Điển đã công bố kế hoạch xây dựng một cơ sở sản xuất sử dụng công nghệ mới dự kiến đi vào hoạt động năm 2024. Tháng 5 vừa qua, công ty HBIS của Trung Quốc - nhà sản xuất thép lớn thứ ba thế giới, thông báo cơ sở thí điểm sản xuất thép sử dụng hydro đã bắt đầu đi vào hoạt động.

Theo/vtv.vn