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绿色钢铁

绿色钢铁新时代

钢铁支撑着桥梁、火车、建筑和现代工业，但传统的燃煤炼钢工艺会产生巨量排放。我们走进高炉，探索更清洁的方法，包括回收利用、碳捕集、生物碳、直接还原铁、绿氢和熔融氧化物电解。有些已经在炼钢，另一些仍处于实验阶段。有了充足的清洁电力，这种关键材料或许能进入绿色钢铁的新时代。

（插图指南即将推出）

影响速度成本成熟度自然影响

2.6总体

解决方案评分

  • 影响4 / 5一个主要排放源，靠回收和清洁生产大多能解决。
  • 速度2 / 5回收见效很快，但新钢厂和清洁氢气需要多年。
  • 成本2 / 5如今，绿色钢铁替代方案的成本远高于煤基钢铁。
  • 成熟度2 / 5废钢回收已经很成熟；氢能炼钢厂才刚起步。
  • 自然影响3 / 5钢厂周边空气更洁净，但铁矿石开采仍在继续。

测验

第 1 题，共 10 题

炼钢占全球碳排放的多少？

得分 0 / 10

旁白稿

自从学会锻造以来，人类就爱上了金属，不只是因为它们闪闪发亮。青铜让人类走出石器时代，铁器时代则带来了钢铁。钢铁比青铜更强、更硬、更耐用，为制造火车、建造摩天大楼等打下了基础。

但炼钢会排放有害的温室气体，如今占全球碳排放的惊人8%[1-4]，比航空和航运加起来还多[5-8]。而到2050年，需求预计还会增长50%[1,9]，人类需要一种更好、更环保的方法。而且得快！

欢迎来到绿色钢铁时代！

现代世界可以说真的是用钢铁建起来的。人类每年使用近20亿吨钢铁[3,10]，其中一半用于建筑[11,12,13]，每3天就建成一片曼哈顿大小的面积[14]。事实上，人类太爱钢铁了，开采出的金属中有92%都用来生产它[15,16,17]。

但钢铁到底是怎么炼成的？又为什么污染这么大？

现代工业炼钢最早由英国人亨利·贝塞麦于1856年开创[18,19,20]。他的方法为后来建造帝国大厦和哈利法塔这样的惊人建筑铺平了道路。但在炼出这些漂亮钢铁之前，你得先挖出关键原料：富含铁的岩石，也就是铁矿石，以及煤炭这样的碳源[21]。

有了这些，我们就能开始第一阶段，把铁从矿石中分离出来：先把铁矿石、高碳煤和石灰石放进高炉，在暖烘烘的1600 °C下熬炼[21-24]。这会让煤中的碳与矿石反应，生成熔融的“生铁”[25]和二氧化碳气体。

接着是第二阶段，强化铁来制成钢：把熔融金属倒进第二座炉子，也就是碱性氧气转炉，再注入高压氧气。这会与铁水中剩下的碳发生反应[26,27]，产生更多二氧化碳气体。这样就能把铁中的碳降到强度和耐用性最理想的水平[28]。

结果呢？你炼出了钢！

但很不幸，也排出了大量二氧化碳。事实上，每生产1吨钢，就会排放近2吨CO2[29,30]。钢铁行业排放的CO2大约和整个欧盟一样多[4,31,32]。钢铁可没看起来那么闪亮又干净！

那人类怎样才能进入绿色钢铁新时代？这里有六种解决方案可以探索[2,33-35]：

  • 回收利用
  • 碳捕集
  • 生物碳
  • DRI
  • 绿氢
  • 熔融氧化物电解

一种选择是回收钢铁。风能和太阳能等可再生能源可以为电弧炉供电，用来回收钢铁[2,3,36,37,38]。它能熔化原本会被浪费的废钢，再制成新钢铁，与从头炼钢相比，最多可减少85%的CO2排放[39,40]。但回收只是个开始，钢铁本来就已经是地球上回收最多的材料[3,41]，光靠回收还是满足不了人类对这闪亮玩意儿永不满足的胃口！[3,9,21,34,42-44]

所以下一种解决方案，就是试着捕住传统炼钢产生的所有碳[35,45]，把它封存在地下储层中[46]，防止它污染空气。这叫碳捕集，理论上能大幅减少炼钢释放的CO2[9,11,33-35,47]。但碳捕集无法捕住全部CO2[11,47,48]，而且有可能让捕集到的气体泄漏回环境中[49-51]。再加上它需要大量能源，而且目前价格相当高，光靠它还带不来绿色钢铁时代[9,11,33,34,47,48]。

更好的办法，是彻底替换掉炼钢中最脏、污染最重的部分：煤炭。而接下来的解决方案就能做到这一点…

第一种方法是生物碳[33,35,52]。许多公司正在尝试，用来自木材或其他植物材料等可持续生物质的碳源，替代高炉中与铁矿石反应的煤炭[53-56]。生物质也能替代炼钢两个阶段中用来加热炉子的煤炭[35,57]。而且因为树木就是为这个目的而种植的，炼钢产生的大部分排放都能实现碳中和[33,52,56,57]，听起来很棒！但可持续生产的生物碳数量有限[9,52,58]，所以它不太可能在钢铁脱碳中发挥很大作用。

一种更有希望的方法，是使用一种叫直接还原铁的工艺。它通常会用化石燃气替代高炉中的煤炭，在更低温度下、以低得多的排放把铁从矿石中分离出来[9,11,33-35,59,60]。它效果好到已经在全球迅速扩大规模[61,62,63]。唯一的问题是，使用燃气虽然能减少炼钢第一阶段的排放，却无法把它们完全从工艺中消除[47]。

幸运的是，给铁矿石加入下一种原料，就能非常接近这个目标：绿氢。它利用风能和太阳能等可再生能源，把氢从水中分离出来[64,65,66]。而且和化石燃气一样，它也能把铁从矿石中分离出来。但和燃气不同，绿氢完全不会产生CO2[9,11,33,35,67-70]，基本消除了炼钢第一阶段的碳排放[44,71,72]。

在工艺的第二阶段，铁可以在电弧炉中变成钢[44,70,72]。仍然需要加入一些碳，但可以来自废钢、生物废料，甚至塑料和旧轮胎等回收材料[73,74]。而这一切都能由绿色电力驱动[69,70]。

这些方法结合起来，能减少超过95%的炼钢碳排放[9,44,60,67,71]。

瑞典已经开始用这种方法生产绿色钢铁[75]，许多其他国家也在试用这项技术[11,63,76-81]。但要让氢能钢铁走向全球，氢气生产和可再生能源都必须大幅扩张，这可不是件容易事[9,70,82-84]。

但如果有一种方法，能完全绕过制氢这一步呢？

熔融氧化物电解是一种正在美国和巴西试用的方法，它直接利用可再生电力把铁从矿石中分离出来，只产生氧气这一种副产品[33,35,85,86]。和氢气一样，它几乎可以消除工艺中的直接CO2排放，但可能用高得多的能源效率做到这一点[87]，绕过昂贵又耗能的制氢过程。

这种方法尚未得到大规模验证，目前也需要大量热能和电力[85]，但其他低温替代方案也正在探索中。它们合在一起，让人瞥见了令人兴奋的未来！

那么，人类是否正站在一个闪闪发亮的新纪元边缘？

只要对研发进行恰当投资，继续扩大可再生电力生产，并营造支持性的政策环境[2,3,9,33-35]，人类终于能抵达终点：绿色钢铁时代！

专家顾问

我们要感谢

Wido Witecka

独立专家

钢铁与工业脱碳顾问

Caitlin Swalec

全球能源监测

项目总监：重工业

更多视频

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延伸阅读

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钢铁制造概览

解决方案 - 回收与电弧炉

解决方案 - 碳捕集与封存

解决方案 - 生物碳

解决方案 - 绿氢与氢基直接还原铁

解决方案 - 熔融氧化物电解

市场、金融与标准

技术路线图与综述

参考资料

这里的所有链接内容都是英文。

  1. [1] 钢铁转型的绿色轨迹 | Impax Asset Management（引用：World Energy Outlook 2023 | IEA）（见参考注释*）
  2. [2] 钢铁 | IEA（见参考注释*）
  3. [3] 气候变化与钢铁生产 | World Steel Association http://worldsteel.org（见参考注释*）
  4. [4] 钢铁技术路线图 - 分析 | IEA（见参考注释*）
  5. [5] 按类型划分的交通运输CO2排放占比 | Statista（见参考注释*）
  6. [6] Global Carbon Budget 2024 | Earth System Science Data - Copernicus（另见2018和2019）（见参考注释*）
  7. [7] 全球CO₂排放中有多少来自航空业？ | Our World in Data（见参考注释*）
  8. [8] Fourth Greenhouse Gas Study 2020 | International Maritime Organization（见参考注释*）
  9. [9] 实现净-零钢铁：一项由行业支持、与1.5 °C目标一致的转型战略 - 执行摘要 | RMI
  10. [10] 粗钢总产量 | WorldSteel Association
  11. [11] 建筑与施工中的净-零钢铁：前进之路 | McKinsey（概述：迈向建筑与施工中的净零钢铁之路 | McKinsey）（见参考注释*）
  12. [12] 流入建筑行业的钢铁流 | Resources, Conservation and Recycling（见参考注释*）
  13. [13] 按行业划分的钢铁使用量 | WorldSteel Association（见参考注释*）
  14. [14] 1985年至2015年全球城市变化的高时空分辨率制图 | Nature Sustainability（见参考注释*）
  15. [15] World Mineral Production 2018 to 2022 | BGS（见参考注释*）
  16. [16] 铁矿石统计与信息 | U.S. Geological Survey（见参考注释*）
  17. [17] Mineral Commodity Summaries 2023 | U.S. Geological Survey（见参考注释*）
  18. [18] The Steel Story | WorldSteel Association
  19. [19] 英国工业革命中的钢铁业 | World History Encyclopedia
  20. [20] 贝塞麦炼钢法如何永远改变钢铁 | Rotabroach
  21. [21] 原材料 | World Steel Association
  22. [22] 炼钢 | World Steel Association
  23. [23] 钢铁是如何炼成的 | HowStuffWorks
  24. [24] 你知道钢铁是怎么炼成的吗？ | Ternium
  25. [25] 生铁 & 生铁生产 - 高炉路线 | International Iron Metallics Association
  26. [26] 了解你的钢铁排放 | Carbon Chain
  27. [27] 碱性氧气转炉（炼钢） | StudyMeta
  28. [28] 炼铁和炼钢 - 碱性氧气转炉 | ArcelorMittal
  29. [29] 钢铁脱碳 | McKinsey
  30. [30] 清洁钢铁行业：用 CCUS 减少 CO2 排放 | CarbonClean
  31. [31] 全球大气研究排放数据库 | EDGAR
  32. [32] 欧盟化石燃料 CO2 排放下降 8%，降至 60 年来最低水平 | CREA
  33. [33] 突破性技术 | World Steel Association
  34. [34] 经济高效的钢铁脱碳技术路径 | Nature
  35. [35] 钢铁行业脱碳：社会技术系统、技术创新和政策选择的系统性综述 | Energy Research & Social Science
  36. [36] 电炉炼钢的未来 | Metals Magazine
  37. [37] 用于电弧炉钢铁生产的可再生电力和储能 | MPI
  38. [38] 电弧炉 - 概述 | ScienceDirect Topics
  39. [39] 电弧炉与高炉 | Service Steel（见参考注释*）
  40. [40] 2022 年炼钢排放报告 | Steel Manufacturers Association（见参考注释*）
  41. [41] 钢铁回收的优势 | The World Counts
  42. [42] 为什么指定使用再生钢材不是万能解药：四个理由 | Elliott Wood
  43. [43] 废钢短缺将挑战钢铁行业 | BCG
  44. [44] 绿色钢铁的颠覆性潜力 | RMI（见参考注释*）
  45. [45] CCS：钢铁行业脱碳的必要技术 | Global CCS Institute（另见 CCS 是英国净零未来的必要投资 | Global CCS Institute；绿色钢铁 | UK Parliament）
  46. [46] 碳捕集与封存（CCS） | WorldSteel Association
  47. [47] 钢铁 CCS 研究（钢铁联合厂技术经济） | IEAGHG
  48. [48] 用于钢铁的碳捕集？ | IEEFA（见参考注释*）
  49. [49] 英国大陆架 CO2 深层地质封存：封存确定性：补充说明 B：地质泄漏风险（见参考注释*）
  50. [50] CO2 泄漏：不太可能发生的 CO2 向地表迁移的影响 | IEAGHG（见参考注释*）
  51. [51] CO2地质利用与封存中的井筒泄漏风险管理：综述 | Energy Reviews（见参考注释*）
  52. [52] 利用生物质减少欧洲综合钢铁厂CO2排放的可能性 | Biomass and Bioenergy
  53. [53] 生物碳 | SOLER Group
  54. [54] 生物碳 | Airex Energy
  55. [55] BioCarbon：将低价值生物质转化可为可持续发展铺路 | GreenSteelWorld.com
  56. [56] 在欧洲和中国钢铁行业中用颗粒生物碳替代焦炭：生命周期评估分析 | Applied Energy
  57. [57] 炼钢中的生物质 | WorldSteel Association
  58. [58] John Bell：还需进一步努力应对生物质的“生态限度” | CBE JU
  59. [59] 直接还原铁：HBI的新纪元 | Metals Magazine
  60. [60] 铁的直接还原助力钢铁行业实现净零排放：不同尺度研究进展综述 | Journal of Cleaner Production（见参考注释*）
  61. [61] 直接还原铁[DRI]市场规模 | 全球报告，2024-2032年 | Fortune Business Insights
  62. [62] 2023年全球DRI产量增长7% | GMK Center
  63. [63] Pedal to the Metal 2026 | Global Energy Monitor（另见Pedal to the Metal 2024 | Global Energy Monitor）
  64. [64] 基于排放强度的氢定义 - 分析 | IEA（见参考注释*）
  65. [65] 什么是绿氢及其重要性 | Iberdrola（见参考注释*）
  66. [66] 绿氢如何生产？ | MECO（见参考注释*）
  67. [67] 氢为绿色钢铁生产的未来带来改变 | ING Think（见参考注释*）
  68. [68] 氢在钢铁生产脱碳中的潜力 | European Parliament（见参考注释*）
  69. [69] 基于可再生氢的铁矿石直接还原和电网辅助炼钢 | Energy Conservation and Management
  70. [70] 欧洲钢铁业处于十字路口 | Roland Berger
  71. [71] 五大湖地区近零排放钢铁生产的机遇 | RMI
  72. [72] 绿色钢铁：基于氢的直接还原炼铁设计与成本分析 | Energy & Environmental Science | The Royal Society of Chemistry
  73. [73] 电弧炉炼钢中替代碳源使用综述 | Metals（见参考注释*）
  74. [74] 作为冶金碳替代品的可持续替代碳源 | IEA Bioenergy（见参考注释*）
  75. [75] “绿色钢铁”：瑞典公司发运首批未使用煤炭生产的钢铁 | The Guardian
  76. [76] Salzgitter向ANDRITZ订购欧洲最大的绿氢工厂之一 | Salzgitter AG
  77. [77] H2FUTURE：全球最大的“绿氢”试点设施成功开始运营 | Voestalpine
  78. [78] Tata Steel向下一阶段氢能路线投资6,500万欧元 | Tata Steel UK
  79. [79] Industrial Fuel Switching Programme, Phase 1：成功项目摘要 | GOV.UK
  80. [80] H2DRI Project | Materials Processing Institute
  81. [81] 近零排放的突破性氢还原炼铁技术 - Hyrex | POSCO
  82. [82] Renewables 2022 | IEA（载于：到2027年，全球绿氢生产预计需要50 GW可再生能源：IEA | Hydrogen Insight）
  83. [83] 给绿氢的警钟：所需风能和太阳能规模惊人 | Recharge
  84. [84] Making the breakthrough: Green hydrogen policies and technology costs | IRENA
  85. [85] 钢铁脱碳：氢气还是金属氧化物电解？ | Carbon Commentary
  86. [86] 绿色钢铁解决方案 | Boston Metal
  87. [87] 没有绿氢的绿色钢铁 - 行得通吗？ | Canary Media

参考注释

1-4

全球钢铁排放

全球炼钢的精确年度排放量会因参考资料所采用的年份和系统边界不同而有所差异。 [1]引用2023年国际能源署《世界能源展望》报告，称炼钢在前一年占CO2排放的8%和温室气体排放的6%。 [4]估计2019年钢铁行业直接排放为26亿吨CO₂，相当于全球能源系统CO₂排放的7%。 [3]采用更广泛的行业边界，估计该行业约占人为温室气体排放的7-8%。 旁白稿中的8%主要来自[1]，但也作为这些相互重叠估算的四舍五入概述。

5-8

交通运输的全球碳排放

2024年，全球交通运输业产生的二氧化碳排放量估计达到90亿吨CO₂，而总量估计为416亿吨CO2（即来自化石燃料使用和LULUCF[土地利用、土地利用变化和林业]的人为CO2排放，并计入人为水泥碳化碳汇）[5,6]。航空业（包括国际和国内航空）据报占交通运输业排放量的9.9%，相当于全球碳排放的2.14%（略低于10亿吨）。航运业（包括国际航运、国内航运和渔业）据报占交通运输业排放量的10.67%，相当于全球碳排放的2.31%[5,6]。

一项更早的疫情前比较，将专门的航空和航运研究与同一全球CO2排放总量对照，为这项2024年估计提供了有用的交叉核对，得出的结果大致相近。2018年，全球航空业排放约10.34亿吨CO2 [7]，航运业则排放约10.56亿吨CO₂ [8]。因此，合计排放量约为20.90亿吨CO₂。与全球碳预算对同年425亿吨CO₂的总量估计相比 [6]，航空和航运合计约占4.92%。因此，炼钢行业若占8%的排放份额，就会高出约3.08个百分点，或为航空-航运合计排放量的1.63倍。这只比较每年的CO₂，不包括航空额外的非CO₂增温效应。

在撰写本文时，这些是直接比较各行业的最佳可用数据，并尽可能采用近期的权威来源（例如，国际海事组织提供的航运排放数据）。不过，这类比较需要谨慎，因为已发表的估计可能涵盖略有不同的温室气体类型或类别、活动和排放来源。

首先，不同研究可能只报告CO₂、所有温室气体，或二氧化碳当量（CO₂eq）数值，后者包括甲烷和氧化亚氮等气体，并按其相对于CO2的全球变暖潜能值加权。这些指标若没有统一标准化，就不能互换或直接比较，而采用其中一种而非另一种，可能会显著改变行业排放份额看起来的大小。来源、研究和机构报告往往不会立刻说明使用的是哪一种具体指标（/排放衡量类型），而且经常写一种、实际指另一种（例如，写“CO2”时实际指的是“CO2eq”）。

其次，全球基准的选择很重要：有些比较只针对与能源相关的CO₂，另一些则包括土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）等所有人为来源，这决定了分母，也就决定了算出的行业百分比。

国际航运排放尤其难以追踪，因为排放大多发生在国际水域。过去，数据通常来自船用燃料销售，而不是对船舶活动的直接监测，这带来了更多不确定性。国际海事组织现在结合燃料销售、船舶活动（AIS建模）和航次分配方法，估计结果会因采用的方法不同而变化。航空数据也有类似情况。再加上前面提到的数据发布问题，即使基于同一行业/活动，可用的全球排放估计也可能相差很大。

11-14

全球钢铁生产

每年生产18.92亿吨钢，其中52%用于建筑业（9.8384亿吨钢）。

[14]指出，1985年至2015年间，全球城市面积每年扩大9,687 km2。这相当于（9687/365 =）每天26.539 km2。

曼哈顿面积为59.1 km2 A.：59.1/26.539 = 2.2天

不过，值得注意的是，目前的增长速度可能还要更快。世界银行B估计（截至2023年4月），到2030年，全球预计将新增120万km²城市建成区。这相当于在整个2020年代，城市扩张的年均速度约为每年120,000 km2，即每天328.77 km2或每小时13.698 km2，相当于每4小时建成一个曼哈顿那么大的面积。

还可以作进一步比较：如果每年有9.8384亿吨钢用于建筑（见上文），那就相当于每天270万吨。相比之下，美国旧金山的金门大桥含有约75,000吨钢C，这意味着每天用于建筑的钢可建造约36座金门大桥。或者，帝国大厦含有约51,700吨钢D,E，这意味着每天用于建筑的钢可建造约52.2座帝国大厦。

A 纽约市概览 | NYMTC

B 城市发展概览 | 世界银行集团

C 设计与建造数据 | 统计与数据 | 金门大桥

D ASCE都市分会 | 帝国大厦

E 帝国大厦 | 世界最高摩天楼

15,16,17

钢铁制造中使用的矿产金属

开采的矿石中，94%是铁矿石，而铁矿石中98%用于炼钢。 因此，94%的98%等于92%。 这是按质量推算得出的估计值，不是实测统计数据。

39,40

电弧炉回收排放

[39]给出的最大潜在减排幅度可达85%；但这未必适用于所有情况，而且该来源没有明确说明其估算所涵盖的完整系统边界。实际中，减排量可能很大程度取决于电弧炉中废钢的占比、电力结构，以及所考虑的更广泛系统边界范围。尽管如此，WorldSteel F也报告了以铁矿石和废钢回收为基础的炼钢路线之间同样显著的差异：传统高炉-碱性氧气转炉路线生产每吨粗钢的全球平均排放为2.34 tCO2/t，废钢-电弧炉路线则为0.69 tCO2/t，相当于平均减少约70.5%。

F 《2025年可持续发展指标报告》| 世界钢铁协会

48-51

碳捕集地质封存场所的泄漏

泄漏是指 CO₂ 从预定封存处逸出 - 通过井、断层、裂缝或盖层 - 并可能进入其他地质构造、地下水、海床或大气。封存失效可以包括泄漏，但也可能指压力过高、意外迁移或注入能力丧失，导致场址无法按预期运行，而不一定会向大气释放 CO₂。对于经过妥善选址和管理的场址，这两种情况都不是预期结果。欧盟规定要求拟建场址证明不存在重大泄漏风险，并维持监测和纠正措施计划。

60

直接还原铁（DRI）排放影响

“高炉中的煤炭”被替代，指的是把传统的煤基高炉还原环节本身改为气基直接还原，这通常在单独的竖炉/直接还原炉中进行；并不意味着在同一座高炉内用化石燃气一对一替代煤炭。

其他DRI方法的排放水平差别很大。[60]指出，与传统高炉/碱性氧气转炉法相比，煤基DRI可减排38%。不过，化石燃气通常由CH4、H2和CO组成，可减排61%。完全用H2替代化石燃气可减排97%。不过，这些并非普遍适用的估算，具体的减排量不仅取决于工艺中使用的主要还原剂，还取决于DRI的其他配置、能源结构和系统边界。值得注意的是，氢气-DRI的估算未计入炼钢前生产H2过程的排放。绿氢使用低碳电力，但运输&基础设施中仍可能包含排放（见下文）。尽管DRI使用化石燃气比煤炭排放更少，但其中仍涉及化石燃料，因此排放不可避免。

64-68

钢铁制造中使用的氢气类型：绿氢、蓝氢和灰氢

绿氢是利用可再生电力，通过电解过程将水分解成氢和氧来生产的。这样就避免了用化石燃料制氢产生的排放。当氢在炼钢的还原铁阶段进入流程、将铁从矿石中分离出来时，它会与矿石中的氧化铁反应，并与氧结合生成水蒸气，而不是 CO2。

不过，整个过程仍可能造成一些排放。这些间接的相关排放可能来自绿氢生产、运输和储存所用的基础设施，或来自能源结构尚未完全无碳的电网供电。因此，实际中被称为“绿”的氢，未必在整个过程中都只用可再生电力生产。

因此，绿氢钢可以非常接近零排放，但不一定能达到绝对零碳排放。实际上，使用可再生氢生产的钢，每千克钢约排放 0.08 kg CO2 [67]。

蓝氢和灰氢的相关排放则更明确。灰氢通常用化石燃气通过一种叫蒸汽甲烷重整（SMR）的工艺生产，该工艺从化石燃气混合物中的甲烷分离出氢，并释放 CO2。这目前是最常见也最便宜的制氢方式。蓝氢使用同样的基本工艺，但结合碳捕集与封存（CCS）技术，防止大部分生产排放逸散到大气中。由于捕集过程往往无法全部捕获，蓝氢仍会产生一些大气排放。

无论使用哪一种氢来将铁从矿石中分离出来，还原反应本身仍只会产生水，而不是 CO₂。主要区别在于更早之前制氢时产生的上游排放。炼钢流程的其他环节也可能仍有较小排放，包括电力和电弧炉中所用碳带来的排放。

据[67]，使用蓝氢生产的钢，每千克钢约排放 0.22 kg CO2，假设制氢排放中的 85% 被捕集。相比之下，传统燃煤炼钢为 1.87 kgCO₂，而配备碳捕集的燃煤炼钢为 0.38 kgCO₂，后者另假设捕集率为 80% [67]。

全球使用的氢中，超过 95% 由化石燃气制成，而且大多没有任何形式的碳捕集。如果这种传统灰氢用于氢基 DRI 炼钢，[67]估计每千克钢约排放 0.7 kg CO2 [67]。这显著低于传统燃煤炼钢，但远高于使用绿氢生产的钢。

在这些计算中，大部分剩余排放都是逃过 CCS 的排放，因为它无法捕集传统炼钢或蓝氢生产过程中产生的全部 CO2。

因此，超过 95% 的潜在减排描述的是最佳情况下的绿氢 DRI 路线，而不是适用于所有氢基钢形式的普遍结果 [60,67]。[67]估计其可再生氢情景下每千克钢约为 0.08 kg CO₂；与传统燃煤炼钢的 1.87 kgCO₂/kg 相比，这相当于减少 95.7% [67]。最终结果取决于制氢方式、电力的碳强度、原料和废钢投入，以及所涉及的更广泛排放/系统边界。

73,74

废钢和废料作为电弧炉钢铁制造的碳替代来源

钢并不是纯铁：它是一种合金，通常含有少量经过精确控制的碳，这有助于赋予它所需的性能。因此，即使在第一步还原铁的过程中用氢替代了碳，把铁制成钢时仍然需要一些碳。

炼钢厂还会在电弧炉内使用碳来完成几项旁白稿中没有详细介绍的技术工作。这包括调整最终碳含量（包括增碳）、帮助去除残余氧气（脱氧）以及形成炉渣（钢熔化时，杂质会浮到顶部，形成一层叫作炉渣的液态废料。向混合物中注入碳会与铁矿石反应，产生一氧化碳气泡，使炉渣膨胀成泡沫。这层泡沫状炉渣有助于保护炉子免受高温影响，并通过将热量留在熔融金属中来提升炉子性能，减少所需的能源投入）。

废钢主要是再生铁和现成钢材的来源（金属炉料），而不是有意加入的碳的替代品，不过废钢本身所含的碳也会影响炉内最终的碳平衡。因此，电弧炉炼钢仍可能需要额外加入碳。

生物源废弃残余物可能提供额外的碳来源，但必须先加工成合适的生物碳或生物炭。经过适当处理的废塑料和报废轮胎，也可以充当含碳还原剂或炉渣发泡剂，或帮助提供能量，从而替代部分原本会使用的传统焦炭或煤炭。

不过，大多数塑料和轮胎中很大一部分碳最初都来自化石燃料，因此使用它们仍可能排放化石CO₂。因此，环境效益取决于所用废料（原料组成）、如何加工（预处理）、替代了多少新开采的（原生）化石碳、炉子性能，以及考虑了生命周期的哪些环节。使用废料可以减少对传统化石碳的需求，但不会自动让这个过程实现零碳。

76-81

绿氢直接还原铁

通过氢能方法生产的钢铁正在多个国家试点：

[76]德国，[77]奥地利，[78]荷兰，[79,80]英国，[81]韩国

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