从下水道到熔炉：废水污泥如何成为绿色氢使钢铁生产脱碳

　　从我们的污水处理厂出来的东西可能不是很吸引人，污水处理厂产生一种液态污泥，通常将其干燥，然后焚烧或倾倒。这是昂贵和有污染的，长期以来被认为是浪费。

　　一组由欧盟资助的研究人员有不同的看法。他们认为，这些污泥可能会成为对抗气候变化的一个不太可能的盟友——一种生产更环保的钢铁所需的氢和碳的原料。

　　意大利都灵理工大学（Polytechnic University of Turin）的能源系统、能源经济学和生物经济学教授David Chiaramonti说：“这些污泥是有价值的，它不仅仅是废物。有了它，我们就可以创造出碳和氢之类的东西。”

　　Chiaramonti正在领导一个由欧盟资助的名为H2STEEL的研究项目，该项目汇集了来自法国、意大利、荷兰、西班牙和英国的学者和钢铁行业专家。他们的目标是设计一种从废水污泥中提取有用物质的工艺，这样它们就可以被重复利用，并有助于减少钢铁工业的排放。

　　从飞机、汽车到建筑和风力发电机，钢铁生产对所有产品都至关重要。它也是气候变化的主要驱动因素。

　　根据国际能源署（IEA）2023年的一份报告，仅钢铁行业就占全球二氧化碳排放量的8%。相比之下，航空业的二氧化碳排放量约占全球的2.5%。

　　减少这些排放尤其困难。炼钢过程很复杂，通常需要富含碳的原料，这不可避免地会释放温室气体。这使得它成为最难脱碳的行业之一，也是转型成本最高的行业之一。

　　在欧盟的碳排放交易体系下，传统的钢铁生产方法在整个欧洲面临着越来越大的碳定价压力。根据市场预测，到2030年，碳价格可能达到每吨二氧化碳120-150欧元，这可能会大大增加每吨钢铁的生产成本。

　　对于每年价值超过2.5万亿欧元的全球钢铁市场来说，寻找负担得起的低碳替代品迫在眉睫。

　　Chiaramonti说：“这就是H2STEEL的用武之地。这是循环经济的一个很好的例子，我们利用一种很少使用的资源，即废水污泥，让它再次发挥作用。”

　　这个过程分为两个主要步骤。首先，污泥在没有氧气的情况下加热以产生生物煤，这一过程被称为“碳化”。然后用这种生物煤作为催化剂处理沼气厂产生的甲烷，从而产生氢气。

　　在这个过程中，生物煤的碳含量变得更加丰富，使其对炼钢有价值。另一种副产品，磷，被分离出来用作肥料。

　　这两种产出——氢气和富含碳的生物煤——都有助于使钢铁变得更清洁。传统的炼钢燃烧煤炭和铁矿石，释放二氧化碳。通过H2STEEL的方法，氢可以取代部分煤炭。同时，生物煤替代了普通煤，将废弃物转化为有用的工业投入。

　　该团队目前正在都灵建造一台4米高的加工机器来展示这项技术。

　　Chiaramonti解释说：“我们利用900℃的碳化污泥将生物甲烷分解成碳和氢。这就是我们把它变成生物煤和循环氢的方法。”

　　该项目的官方结果尚未公布，项目将于2026年3月完工，但潜力巨大。

　　从电炉到氢基工艺，脱碳钢吸引了大量的研究工作。H2STEEL基于污泥的方法可以融入这一更广泛的转型。

　　安赛乐米塔尔（ArcelorMittal）总部位于卢森堡，是全球第二大钢铁生产商。该公司也是H2STEEL项目的合作伙伴，并希望能够在他们的钢铁厂使用正在开发的技术。

　　H2STEEL最大的优势之一是速度。如果试验成功，这项技术可能在几年内推出——在一个基础设施变化往往需要几十年的行业中，这一速度异常之快。

　　不过，挑战依然存在。建立供应链和最小化成本将是至关重要的。

　　这对钢铁工业来说是一项伟大的技术，但它必须证明自己的经济效益，一项专利已经在申请中，合作伙伴们渴望看到演示的结果。

　　Chiaramonti说：“我们正在做的事情看起来很有希望，现在的问题是能否实施最后的步骤。”

　　如果成功，H2STEEL带来的将不仅仅是技术突破。通过将废物转化为有价值的原材料，它体现了循环经济的原则，帮助欧洲保持竞争力，同时更接近其净零目标。

　　（素材来自：Polytechnic University of Turin 全球氢能网、新能源网综合）