Металлургическую отрасль ждут одни из величайших потрясений в истории, считает эксперт

12 ноября 2019 г.

Питер Хергерсберг, Общество Макса Планка

Металлические материалы являются основой современной экономики. Однако при их добыче и переработке выделяется большое количество CO2. Поэтому в будущем металлургическая промышленность должна использовать более экологически чистые процессы. Баланс CO2 в сплавах и их компонентах также необходимо улучшать на протяжении всего срока их службы. Дирк Раабе, директор Института Макса Планка в Дюссельдорфе, объясняет возможности, которые уже есть у промышленных компаний в этом отношении, а также задачи, которые металлурги должны взять на себя, чтобы достичь цели устойчивой металлургической промышленности.

Профессор Раабе, что могли бы сделать сегодня сталелитейная промышленность и другие отрасли металлообработки, чтобы быстро и заметно сократить потребление ресурсов и выбросы CO2?

Защита от коррозии имеет значительный эффект, поскольку делает изделия более долговечными. Речь идет не только о железе, которое ржавеет, но и о других материалах, таких как алюминий или никель. Речь также идет, например, о коррозии под действием водорода, который оказывает на металлы гораздо более сильное воздействие, чем вода и кислород. Это может вызвать водородное охрупчивание, повреждение, которое может привести к внезапному катастрофическому выходу из строя компонентов. Это было, например, одной из причин катастрофы Deep Water Horizon. Однако он также играет роль в электростанциях, промышленных зданиях и транспорте, особенно если мы хотим в будущем больше полагаться на водород в качестве источника энергии. Даже если защита от коррозии не кажется столь интересной для непрофессионалов, она имеет значительные рычаги воздействия, поскольку каждый год до 4% мировой экономики уничтожается из-за коррозии.

В некоторых регионах защита от коррозии уже получила достаточно широкое распространение. Например, в автомобильной промышленности. Раньше при покупке автомобиля возникал важный вопрос: как быстро он ржавеет? Теперь это уже в прошлом. Однако промышленная инфраструктура, небоскребы, мосты, электростанции и поезда (достаточно вспомнить железнодорожную аварию возле Эшеде в 1998 году) по-прежнему очень подвержены коррозии. И это будет только увеличиваться, если в ближайшие десять лет в качестве источника энергии будет добавлен водород.

Большое влияние окажет также электрификация металлургического производства. Алюминий, второй по важности металлический материал после стали для авиационной и автомобильной промышленности, уже давно синтезируется путем электролитического восстановления алюминиевой руды. Для этого требуется большое количество электроэнергии, часть которой уже получена из возобновляемых источников, таких как гидроэнергетика. Вы также можете производить другие металлы, даже железо, электролизом. Однако это нецелесообразно из-за высоких цен на электроэнергию. В целом, электрификация является одним из важнейших рычагов устойчивости первичного производства и дальнейшей переработки металлов, если электроэнергия поступает исключительно из возобновляемых источников.

Медленное расширение линий электропередач для экологически чистой электроэнергии должно, наконец, ускорить темпы. Потому что необходимо четко заявить, что в таких регионах, как Рур, где производится железо, вам придется ждать еще много лет для подключения к экологически чистому источнику энергии, достаточному для таких отраслей, как взгляд на домашнюю страницу Федерального сетевого агентства. шоу. Кроме того, рыночные оценки Вуппертальского института, например, показывают, что может пройти до 20 лет, прежде чем полностью электрические процессы станут конкурентоспособными.

Однако для сталелитейной промышленности это будет означать, что ей придется перейти от доменного производства к совершенно новым процессам. Это реалистично?

Даже для отдельных частей сталелитейных и алюминиевых заводов инвестиционные затраты настолько высоки, что промышленность не может позволить себе перестраивать их каждые десять лет. Однако на первых порах доменные печи можно было бы вообще оставить как есть. Промышленность может заменить углерод для восстановления (т.е. кокс, уголь, биомассу и пластиковые отходы) до 20% водорода, который, конечно, придется производить из воды с использованием регенеративного электричества. А поскольку на сталелитейную промышленность приходится около 6% общих мировых выбросов CO2, это окажет значительное влияние. Эти процессы уже тестируются в нескольких местах по всему миру. В среднесрочной перспективе промышленность также может перевести производство на прямое сокращение. Этот процесс включает загрузку гранулированных окисных гранул (например, тех, которые поставляются с шахт после переработки руды) в виде твердых веществ в печь и их прямую переработку метаном. Это уже давно сделано в странах, где метан доступен по цене. Преимущество этого процесса заключается в том, что в принципе на установках можно получить до 100% водорода.