Článek
Zelená ocel je termín, který se používá pro ocel vyrobenou s minimálním dopadem na životní prostředí. Tato idea se snaží snížit emise CO2 a dalších skleníkových plynů, které vznikají při výrobě tradiční oceli. A že jich nevzniká málo. Uvádí se, že jen samotná výroba oceli tvoří 25% emisí CO2 průmyslu a globálně produkuje 8% všech emisí.
Dovolil bych si krátce a velmi zjednodušeně uvést jednotlivé způsoby, které se podílí na výrobě oceli a představit co je ta vysněná zelená ocel.
Vysoká pec (blast furnace)
V současné době se nejčastěji získává železo pro výrobu oceli z vysokých pecí, kde se z vytěžené rudy redukují oxidy železa za pomocí uhlíku. Z čehož nám vznikne surové železo a oxid uhličitý.
Jak taková vysoké pec (blast furnace) vypadá?
Představte si velkou vertikální pec (viz obrázek), kde shora skrz nakládací šachtu přivedeme do pece vsádku – železnou rudu, koks a další přísady jako vápenec, dolomit apod.
Přísady klesají pecí a horkým vzduchem se postupně ohřívají, odpařuje se z nich vlhkost. Hořící koks uvolňuje oxid uhelnatý, který nám slouží k oné redukci železné rudy (reaguje s kyslíkem z oxidu železitého).
Jak kov dále sestupuje níže komorou pece, s rostoucí teplotou se začne tavit (teplota tavení železa je 1538°C).
Roztavené železo se poté shromažďuje na dně pece, odkud je dopravováno do oceláren k dalšímu zpracování.
Schéma vysoké pece
Dle dat z webu wordsteel.org na jednu tunu takto vyrobené oceli se vyprodukuje 2,32 tun oxidu uhličitého.
Je tedy jasné, že tato nejrozšířenější a lety prověřená forma výroby nám nebude produkovat onu zelenou ocel. Proto je spíše zastánci dekarbonizace tlačena forma výroby oceli z ocelového šrotu. Zatímco u výroby oceli za pomocí vysokých pecí se může použít zhruba cca 15-30% ocelového šrotu, u tzv. obloukových pecí mluvíme o výrobě ze 100% šrotu.
Obloukové pece
Princip obloukové pece (Electric Arc Furnace) je laicky řečeno následující – představme si tavící komoru (viz obrázek), kde jsou umístěny elektrody (+ a -). Mezi tyto elektrody vložíme ocelový šrot určený k následnému tavení.
Mezi elektrodami vytvoříme pomocí elektrického proudu oblouk, který prochází přímo materiálem, který chceme tavit. Díky své vysoké teplotě (až 1800°C) začne oblouk materiál zahřívat a po dosažení bodu tavení se začne tavit.
Oblouková pec
Dle stejných dat uvedených na webu wordsteel připadá na 1 tunu takto vyrobené oceli zhruba 0,67 tun oxidu uhličitého. Což je oproti klasické výrobě za pomocí tavení rudy značný rozdíl. Tento způsob výroby je pro dekarbonizaci důležitý i díky možnosti využívat elektřinu pro oblouk z obnovitelných zdrojů. Což je samozřejmě lákavé i pro hutě, které investují do levnějších energií stavbou turbín a obrovských fotovoltaických komplexů.
Což nás ale staví k problému – náklady na investice. Pořízení EAF není levnou záležitostí a vzhledem k cenám elektrické energie je snad i přímo nutné myslet na další investice do obnovitelných zdrojů pro pokrytí tohoto energeticky náročného procesu.
Problémem EAF je ale mimo jiné i dostupnost ocelového šrotu. Ocel je prostě ocel a díky své odolnosti a dlouhověkosti je jasné, že ocelového šrotu nebude nikdy dostatek, aby pokryl rostoucí poptávku po oceli. Uvádí se, že průměrná doba oceli je 40 let (u oceli použité ve stavebnictví se uvádí 100 let).
Výroba oceli za pomocí vodíku
Jako ale pomyslnou třešničkou na dortu a vytyčenou metou dekarbonizační strategie a zelené oceli je využití vodíku.
Tento proces spočívá také v redukci železné rudy. V případě použití fosilních paliv uhlík reaguje s oxidem železitým za vzniku onoho momentálně proklínaného oxidu uhličitého. Ale v případě vodíku nám namísto CO2 bude vznikat vodní pára.
Samozřejmě ta nejlepší varianta pro snížení emisí CO2 je použití…ano správně – zeleného vodíku. Tento vodík vzniká elektrolýzou za pomocí elektřiny z obnovitelných zdrojů. Podle výpočtů by takováto výroba oceli snížila produkci CO2 v odvětví o celých 97%.
Vodík lze vyrábět i ze zemního plynu. A to buď „na prasáka“, kdy budeme „odpadní“ CO2 vypouštět do ovzduší (šedý vodík) či ho budeme zachycovat a zadržovat (modrý vodík).
Fackou pro tento sen jsou údaje z roku 2020, kdy se výroba vodíku „zelenou cestou“ podílela na celkové výrobě 0,1% (výroba z plynu 76%, výroba z uhlí 23%).
Jedná se ale stále o novou technologii, která může v budoucnosti překvapit. Ale bude vyžadovat bezesporu masivní investice jak od států, tak od hutí. Například jen na samotnou infrastrukturu, která by k nám vodík dovedla. Momentálně se uvádí, že potrubí pro vodík mají celkem nějakých 5000 km. Pro srovnání – potrubí zemního plynu 3 miliony km…
Utopie nebo realita?
Je jasné, že cesta k zelené oceli je bezesporu dlouhá a trnitá. Bude potřeba nejen zapojení hutí, ale i globální zapojení jednotlivých zemí, které budou muset poskytnout stimuly pro tuto udržitelnější transformaci. Běží desítky různých projektů ke snížení emisí v ocelářství, takže je možné, že se v následujících letech dočkáme nějakého zlomového objevu. Vidíme ale i dnes, že snaha firem o to přiblížit se k zelené oceli běží. Když už ne z morálních či klimatických důvodů, tak bezesporu kvůli pragmatičnosti – pokud se nezapojím a ostatní ano, hrozí mi, že mi v budoucnu ujede vlak a ztratím konkurenceschopnost.
Zdroje:
