グリーンスチール

世界の製鉄による年間排出量の正確な数値は、対象年や含める範囲によって資料ごとに異なる。 [1]は、前年に製鉄がCO₂排出量の8%、温室効果ガス排出量の6%を占めたとする2023年版IEA「世界エネルギー見通し」報告書を引用している。 [4]は、鉄鋼の直接排出量を2019年に26億tCO₂と推定しており、これは世界のエネルギーシステム由来CO₂の7%に相当する。 [3]は、より広い産業の範囲を使い、この業界を人為的な温室効果ガス排出の約7-8%としている。動画内の8%という数値は主に[1]に基づくが、重なり合うこれらの推定値を丸めて示した概要でもある。

2024年に世界の運輸部門が出した二酸化炭素排出量は、推定9 GtCO₂に達した。これは推定総量41.6 GtCO2（化石燃料の使用とLULUCF［土地利用、土地利用変化、林業］による人為起源CO₂排出量に、人為的なセメント炭酸化の吸収源を加味したもの）のうちである ^[5,6]。航空（国際線と国内線を含む）は、運輸部門の排出量の9.9%を占め、世界の炭素排出量の2.14%（10億t弱）に当たると報告されている。海運（国際、国内、漁業を含む）は、運輸部門の排出量の10.67%を占め、世界の炭素排出量の2.31%に当たると報告されている ^[5,6]。

パンデミック前の比較では、航空と海運に特化した研究を同じ世界全体のCO₂排出量と照らし合わせており、この2024年推定値の有用なクロスチェックとなり、おおむね近い結果が出ている。2018年、世界の航空は約1.034 GtCO₂を排出し ^[7]、海運は約1.056 GtCO₂を排出した ^[8]。したがって、合計排出量は約2.090 GtCO₂だった。同年のグローバル・カーボン・バジェットの総量42.5 GtCO₂と比べると ^[6]、航空と海運を合わせた割合は約4.92%だった。したがって、製鉄部門の排出量が8%なら約3.08ポイント高く、航空と海運を合わせた排出量の1.63倍となる。この比較は年間CO₂のみを対象とし、航空による追加的な非CO₂温暖化効果は含まない。

執筆時点では、これらは部門を直接比べるために使える最良の数値であり、可能な限り新しく信頼性の高い情報源を使っている（例：国際海事機関による海運排出量）。ただし、公表される推定値は温室効果ガス、活動、排出源の種類や区分がわずかに異なる場合があるため、こうした比較には注意が必要だ。

まず、研究によってCO₂のみ、すべての温室効果ガス、あるいはCO₂と比べた地球温暖化係数でメタンや一酸化二窒素などを重み付けした二酸化炭素換算値（CO₂eq）のどれかが報告される。これらの指標は、一貫した標準化なしに置き換えたり直接比較したりできず、どちらを示すかで部門排出量の見かけ上の割合は大きく変わりうる。情報源、研究、組織の報告書では、どの指標（/排出量指標の種類）が使われたかがすぐには明確でないことが多く、実際には別のものを指しているのに一方を記すこともよくある（例：「CO₂eq」を意味しているのに「CO₂」と記す）。

次に、世界全体の基準値の選び方が重要だ：エネルギー関連のCO₂だけと比べる場合もあれば、土地利用、土地利用変化、林業（LULUCF）などすべての人為起源を含める場合もあり、これが分母、ひいては部門の算出割合を決める。

特に国際海運の排出量は、その多くが国際水域で発生するため追跡が難しい。これまでのデータは船の活動を直接監視したものではなく、しばしばバンカー燃料の販売量に基づいていたため、不確実性がさらに増していた。現在IMOは燃料販売、船舶活動（AISモデリング）、航海配分の方法を組み合わせており、どの方法を使うかで推定値は変わりうる。航空データにも同じような事情が見られる。数値公表で前述した問題も重なり、同じ部門/活動に基づいていても、利用可能な世界排出量の推定値にはかなり幅が出ることがある。

年間に1.892 Gtの鉄鋼が生産され、そのうち52%が建設に使われている（鉄鋼983.84 Mt）。

[14]によると、1985年から2015年にかけて、世界の都市域は年間9,687 km²拡大した。これは1日あたり（9687/365 =）26.539 km²に相当する。

マンハッタンの面積は59.1 km^2 A.である: 59.1/26.539 = 2.2日

ただし、現在の成長速度はさらに速い可能性がある点には注意が必要だ。世界銀行^Bは（2023年4月時点で）、2030年までに世界で120万km²の新たな都市建築地が増えると見込んでいる。これは2020年代の10年間全体で見ると、都市域が年間およそ120,000 km²、1日あたり328.77 km²、1時間あたり13.698 km²拡大する平均ペースに相当し、4時間ごとにマンハッタン1つ分が建設される計算になる。

ほかにも比較できる: 建設に年間983.84 Mtの鉄鋼が使われるなら（上記参照）、1日では2.7 Mtに相当する。これに対し、米国サンフランシスコのゴールデン・ゲート・ブリッジには約75,000メートルトンの鉄鋼が使われている^Cため、建設用として1日に使われる鉄鋼だけでゴールデン・ゲート・ブリッジを約36本造れる。あるいは、エンパイア・ステート・ビルには約51,700メートルトンの鉄鋼が使われている^D,Eため、建設用として1日に使われる鉄鋼だけでエンパイア・ステート・ビルを約52.2棟造れる。

^A ニューヨーク市の概要 | NYMTC

^B 都市開発の概要 | 世界銀行グループ

^C 設計・建設の統計 | 統計・データ | ゴールデン・ゲート

^D ASCEメトロポリタン支部 | エンパイア・ステート・ビル

^E エンパイア・ステート・ビル | 世界一高いタワー

採掘される鉱石の94%は鉄鉱石で、その鉄鉱石の98%が鉄鋼に使われる。したがって、94%の98%は92%に等しい。これは質量ベースで算出した推計値であり、実測された統計ではない。

[39]は最大85%の排出削減可能性を示している；ただし、これはどこでも当てはまるとは限らず、推計の完全なシステム境界も明確に示されていない。実際の排出削減量は、電気炉で使うスクラップ金属の割合、電力構成、考慮するより広いシステム境界の範囲に大きく左右される可能性がある。それでも、WorldSteel ^Fは鉱石-およびスクラップ再生ベースの製鋼ルート間でも同様に大きな差があると報告している：従来の高炉/塩基性-酸素炉ルートでは粗鋼1 tあたり2.34 tCO₂、スクラップ金属/電気-アーク炉ルートでは0.69 tCO₂/tで、平均削減率は約70.5%に相当する。

^F サステナビリティ指標報告書2025 | 世界鉄鋼協会

漏出とは、CO₂が意図された貯留場所から - 坑井、断層、亀裂、キャップロックを通って - 逃げ出し、別の地層、地下水、海底、または大気に到達する可能性があることを指す。貯留の失敗には漏出も含まれるが、大気中にCO₂を放出しなくても、過剰な圧力、想定外の移動、圧入性の喪失によって、予定どおりにその地点を運用できなくなることも指す。どちらも、適切に選定・管理された地点で起きると予想されるものではない。EUの規則では、計画中の地点は重大な漏出リスクがないことを示し、監視計画と是正措置計画を維持することが求められている。

「高炉の石炭」を置き換えるとは、従来の石炭ベースの高炉-還元工程そのものを、通常は別のシャフト炉/直接還元炉で行うガスベースの直接還元に置き換えることを指し、同じ高炉内で化石ガスを1-for-1で置き換える意味ではない。

DRIの他の方法では、排出量が大きく異なる。[60]によれば、石炭ベースのDRIは従来の高炉/転炉法と比べて排出量を38%減らせる。だが、通常はCH₄、H₂、COの混合物である化石ガスでは、排出量を61%減らせる。化石ガスを完全にH₂に置き換えれば、排出量を97%減らせる。ただし、これらは普遍的な推計ではなく、正確な排出削減量は工程で使う主な還元剤だけでなく、DRIの残りの構成、エネルギー構成、システム境界にも左右される。特に、製鉄で使う前のH₂の製造方法による排出量は、水素-DRIの推計には含まれていない。グリーン水素は低炭素電力を使うが、輸送 & インフラには排出が組み込まれている可能性がある（下記参照）。DRIで化石ガスを使うと石炭より排出量は少ないが、それでも化石燃料が関わるため、排出は避けられない。

グリーン水素は、再生可能エネルギーの電力で水を水素と酸素に分ける電気分解によってつくられる。これにより、化石燃料から水素をつくる際の排出をなくせる。水素が、鉄鉱石から鉄を取り出す製鉄工程の還元段階に入ると、鉱石中の酸化鉄と反応して酸素と結びつき、CO₂ではなく水蒸気を生む。

ただし、より広い工程では多少の排出が生じることがある。こうした間接的な付随排出は、グリーン水素の製造、輸送、貯蔵に使うインフラや、エネルギー構成がまだ完全に脱炭素化されていない送電網から使う電力によって発生する可能性がある。つまり実際には、「グリーン」と呼ばれる水素でも、工程の最初から最後まで再生可能エネルギーの電力だけでつくられているとは限らない。

そのためグリーン水素による鉄鋼は排出ゼロにかなり近づけるが、必ずしも炭素排出が完全なゼロになるわけではない。実際、再生可能水素を使った鉄鋼は、鉄鋼1 kgあたり約0.08 kgのCO₂を排出する ^[67]。

ブルー水素とグレー水素では、付随排出がよりはっきりしている。グレー水素は一般に、化石ガスの混合物に含まれるメタンから水素を分け、CO₂を放出する水蒸気メタン改質（SMR）という工程で化石ガスからつくられる。これは現在、水素をつくる最も一般的で安価な方法である。ブルー水素は同じ基本工程でつくられるが、生産時の排出の大半が大気中へ逃げないよう、二酸化炭素回収・貯留（CCS）技術を組み合わせる。回収工程ではすべてを回収できないことが多いため、ブルー水素でも多少は大気への排出が残る。

どちらの水素を使って鉄鉱石から鉄を取り出す場合でも、還元反応そのものが生むのはCO₂ではなく水だけである。主な違いは、水素を最初につくった前段階で生じる排出にある。電気アーク炉で使う電力や炭素など、製鉄工程のほかの部分にも小さな排出は残りうる。

[67]によると、ブルー水素を使った鉄鋼は、水素製造時の排出の85%が回収されると仮定して、鉄鋼1 kgあたり約0.22 kgのCO₂を排出する。これは、従来の石炭ベース鉄鋼の1.87 kgCO₂、および二酸化炭素回収を備え、別に80%の回収率を仮定した石炭ベース鉄鋼の0.38 kgCO₂と比べられる ^[67]。

世界で使われる水素の95%以上は化石ガスからつくられ、その大半には二酸化炭素回収がまったく使われていない。この従来型のグレー水素を水素ベースのDRI製鉄に使うと、[67]は鉄鋼1 kgあたり約0.7 kgのCO₂が排出されると見積もっている ^[67]。これは従来の石炭ベース鉄鋼生産より大幅に少ないが、グリーン水素を使った鉄鋼よりはかなり多い。

これらの計算では、残る排出の大半は、従来の製鉄やブルー水素の生産で生じるCO₂をCCSがすべて回収できず、回収を逃れた分である。

したがって95%以上の排出削減の可能性は、あらゆる水素ベース鉄鋼に当てはまる結果ではなく、グリーン水素DRIルートの最良ケースを示している ^[60,67]。 [67]は再生可能水素のケースで鉄鋼1 kgあたり約0.08 kgのCO₂と見積もっており、従来の石炭ベース鉄鋼の1.87 kgCO₂/kgと比べると、95.7%の削減にあたる ^[67]。最終的な結果は、水素の製造方法、電力の炭素集約度、原料とスクラップの投入量、そして対象とする排出/システム境界によって決まる。

鋼は純鉄ではない：通常は少量の炭素を注意深く調整して含む合金であり、それが必要な性質を与えるのに役立つ。したがって、第1段階の鉄還元工程で炭素を水素に置き換えても、鉄を鋼にする際にはある程度の炭素がなお必要となる。

製鋼会社は、動画では詳しく扱っていない電気アーク炉内のいくつかの技術的な作業にも炭素を使う。これには、最終的な炭素含有量の調整（浸炭を含む）、残った酸素の除去の補助（脱酸）、スラグの形成がある（鋼が溶けると、不純物が上に浮かび、スラグと呼ばれる液状の廃棄物層をつくる。混合物に炭素を吹き込むと鉄鉱石と反応して一酸化炭素の気泡が生まれ、スラグが泡状に膨らむ。この泡状のスラグ層は強い熱から炉を守り、溶融金属の中に熱を閉じ込めて必要なエネルギー投入を減らすため、炉の性能を高める）。

スクラップ鋼は主に、意図的に加える炭素の代わりではなく、再生された鉄やできあがった鋼材（金属原料）の供給源として使われるが、スクラップに含まれる炭素も炉内の最終的な炭素収支に影響する。そのため電気アーク炉による製鋼では、追加の炭素を加える必要がある場合もある。

生物由来の廃棄残さは追加の炭素源になりうるが、まず適した形のバイオカーボンまたはバイオ炭に加工しなければならない。適切に処理された廃プラスチックや使用済みタイヤも、炭素質の還元剤やスラグ発泡剤として働いたり、エネルギーの供給を助けたりして、本来使われるコークスや石炭の一部を置き換えられる。

ただし、ほとんどのプラスチックとタイヤに含まれる炭素の多くは、もともと化石燃料由来なので、使うと化石由来のCO₂が排出される可能性がある。したがって環境面のメリットは、使う廃棄物（原料の組成）、その処理方法（前処理）、新たに採掘される（バージンの）化石炭素をどれだけ置き換えるか、炉の性能、そしてライフサイクルのどの部分を考慮するかによって決まる。廃棄物の利用は従来の化石由来炭素への需要を減らせるが、それだけで工程が自動的にゼロカーボンになるわけではない。

水素製法で作る鉄鋼は、さまざまな国で試験導入されている：

[76]ドイツ、[77]オーストリア、[78]オランダ、[79,80]英国、[81]韓国