Производство на зелена стомана чрез водород? Стартъп вече тества алтернативно евтино решение за индустрията

От дълго време се смята, че единственият възможен начин за декарбонизиране на производството на стомана е да се използва зелен водород за извличане на желязо от рудата и след това да се използват електродъгови пещи за превръщане на желязото в стомана.

Но една отдавна развиваща се технология, разработена от добре финансиран стартъп, обещава не само да се конкурира със зеления водород, но потенциално да унищожи напълно бизнес казуса за употребата на водорода при производството на стомана.

Базираната в Масачузетс Boston Metal е изобретила технология, която нарича електролиза на разтопен оксид (molten oxide electrolysis (MOE), която взривява течен електролит, съдържащ парчета желязна руда, с големи количества чисто електричество, нагрявайки го до 1600°C (точката на топене на желязото) чрез електрод способен да издържат на такива високи температури.

При тази температура железният оксид в рудата се разделя на чисто разтопено желязо и кислород; примеси като силициев диоксид и магнезий се издигат до горната част на пещта, а течният електролит остава на място, за да продължи процеса.

Друго предимство на технологията е, че докато с водородно изгаряне и директна редукция на желязо (direct-iron reduction (DRI) (вижте панела по-долу) изисква оскъдна висококачествена желязна руда - карайки шведския разработчик H2 Green Steel да внася руда от Канада и Бразилия - MOE работи с ниско обогатена желязна руда, тоест използва по-евтин ресурс.

Boston Metal вече управлява пилотен завод в централата си в Woburn, Масачузетс, и тази седмица трябва да отвори фабрика с промишлен мащаб в Бразилия, произвеждаща нисковъглеродни железни сплави. За тях компанията вярва, че могат да донесат 400 милиона долара приходи до 2026 г. годината, в която се надява да започне да произвежда зелена стомана с търговска цел, става ясно от коментар, направен пред списание Forbes.

Добре е, че Boston Metal е добре финансиран - той работи върху технологията на MOE от създаването си през 2013 г. и потенциалът на компанията е толкова голям, че тя продължава да привлича известни инвеститори.

Breakthrough Energy Ventures – технологичната фирма за рисков капитал, финансирана от милиардери като Бил Гейтс, Джеф Безос и Ричард Брансън – беше един от ранните финансови поддръжници на Boston Metals и продължава да подкрепя компанията, като внесе нова порция вложения през миналия септември за серия C кръг на финансиране, който набра зашеметяващите 262 милиона долара. Точната сумата остана неразкрита обаче, предаде Hydrigen Insight.

Базата данни за рисков капитал Pitchbook  пък наскоро оцени компанията на 860 милиона долара.

Друг инвеститор от серия C беше стоманодобивният гигант ArcelorMittal, който трябва да получи 2,89 милиарда евро от европейските правителства за изграждане на съоръжения за DRI, въпреки че шефът му в Европа наскоро призна, че зеленият водород е твърде скъп за използване в неговите стоманодобивни заводи в ЕС.

Прогнозите показват, че зелената стомана на основата на водород ще бъде с 20-40% по-скъпа от сивата стомана, произведена от доменни пещи, работещи с въглища, и основни пещи с кислород.

Но главният изпълнителен директор на Boston Metal Тадеу Карнейро каза пред Forbes, че неговата технология ще позволи производството на зелена стомана да достигне паритет на разходите със силно замърсявощото сега производство. Това ще се случи, след като заводите на MOE произвеждат между един и два милиона тона годишно продукция, с цени на електроенергията от около $30/MWh - a тази цифра вече е достигната от соларната енергия в най-слънчевите части на света.

„Искаме да произвеждаме по-добър метал на по-ниска цена без субсидия“, каза той. „Премията означава, че сте се провалили. Вашата технология не е готова за пазара.“

Въпреки това, много купувачи са готови да платят премия за получената от водород зелена стомана. Например H2 Green Steel вече е подписала обвързващи споразумения за покупко-продажба с Mercedes-Benz, Porsche, производителя на камиони Scania, американския конгломерат Cargill, германската фирма за автомобилни технологии ZF, германския доставчик на авточасти Kirchhoff Automotiv, италианския производител на стомана Marcegaglia, базираната в Обединеното кралство SPM и Германската Bilstein Group.

Замяната на сивата стомана, произведена с помощта на въглища, с по-скъпата зелена разновидност ще струва около 300 евро (326 долара) на автомобил, според оценките – увеличение, което може да бъде доста лесно поето от клиентите, които вече плащат петцифрени суми за нови превозни средства.

MOE технологията на Boston Metals може също да се използва за производство на нисковъглеродни метали, различни от желязо и стомана. През ноември правителството на САЩ отпусна финансиране, за да позволи на Boston Metal да построи ново съоръжение в Западна Вирджиния за производство на ултрачист хром. Точната сума на финансирането не беше разкрита, но проектът беше един от седемте, които споделят парични средства от 275 милиона долара.

Какво е водородно изгаряне и директна редукция на желязо?

Производителите на зелена стомана планират да използват зелен водород за декарбонизиране на своите стоманодобивни заводи, които заедно представляват 7-8% от всички глобални въглеродни емисии в атмосферата.

Традиционно желязото се извлича от руда с железен оксид чрез изгаряне на богати на въглерод коксуващи се въглища в доменна пещ, където изкопаемото гориво произвежда високотемпературна топлина, като същевременно премахва кислорода от рудата и го превръща във въглероден диоксид.

Този силно замърсяващ метод може да бъде заменен със зелен водород в съоръжение за директна редукция на желязото (DRI), където водородът реагира с кислорода, за да произведе пара (H2O), а не въглероден диоксид.

Всъщност DRI, базиран на водород, понастоящем е единственият доказан път за декарбонизиране на производството на стомана, когато е съчетан с електродъгова пещ, захранвана от възобновяема енергия. Това обаче все още е прекалено скъпо начинание за промишлените пещи.

Политиците искат производителите да елиминират емисиите от сектора, като използват DRI със зелен водород, който след това се превръща в зелена стомана с помощта на електродъгови пещи, захранвани с ВЕИ. Но със зелен водород, който струва над 5 €/kg в Европа, това би довело до значително по-скъпа стомана, която ще изисква от купувачите да плащат субсидия с цел опазването на околната среда.