Terästuotannon tulevaisuus : Tie fossiilivapaaseen teräkseen

Abstract

Ilmastonmuutos on ajanut monet teollisuudenalat miettimään tuotantotapojaan uudestaan. Perinteisiä fossiilisiin polttoaineisiin perustuvia teknologioita ei voida enää käyttää, kun tavoitteena on leikata kasvihuonepäästöt lähes kokonaan vuoteen 2050 mennessä. Vuonna 2015 solmitun Pariisin ilmastosopimuksen jälkeen Euroopan Unioni on ottanut harppauksia kohti net zero-tavoitteen saavuttamista. Tiukentuvat päästötavoitteet ja -maksut pakottavat erityisesti raskaat teollisuudenalat etsimään vaihtoehtoisia teknologioita. Teräsala on yksi haastavimmista aloista muuttaa hiilineutraaliksi.

Tämä tutkielma käsittelee terästuotannossa tapahtuvia tulevaisuuden muutoksia ja vaihtoehtoja. Teräsala joutuu leikkaamaan tuotannosta vapautuvia kasvihuonepäästöjä radikaalisti seuraavan kolmenkymmenen vuoden ajan. Päästöjä on jo saatu leikattua tuotantoprosessien optimoinnilla ja uusiutuvien polttoaineiden käytön lisäämisellä. Nykyisellä tuotannolla ei kuitenkaan olla lähellä päästötavoitteita, joten uusien teknologioiden käyttöönotto on koko teräsalan laajuinen intressi.

Tutkimuksen alussa käydään läpi nykyisiä teräksen tuotantotapoja. Päätuotantotavat ovat masuuni-happipuhallusuuniin sekä valokaariuuniin perustuvat tuotannot. Masuuni-happipuhallusuuni on vanhempi tuotantotapa, joka perustuu hiilen käyttöön. Valokaariuuni on sähköön ja kierrätysteräksen käyttöön perustuva tuotantotapa, ja se tulee vähitellen korvaamaan masuuni-happipuhallusuunin. Valokaariuuniin syötetään kierrätysteräksen lisäksi usein suoravalmistettua rautaa, joka toimii puhtaan raudan lähteenä. Valokaariuunilla tuotettu teräs vapauttaa masuuni-happipuhallusuuniin verrattuna paljon vähemmän kasvihuonepäästöjä, ja sillä voidaan tuottaa erilaisia erikoisteräksiä.

Työ jatkuu Euroopan Unionin päästötavoitteiden sekä siirtymän rahoituksen käsittelyllä. Hiilineutraaliuuteen siirtyminen vaatii paljon investointeja. Tällä hetkellä niitä ei ole riittävästi, sillä innovatiiviset teknologiat ovat riskialttiita sijoituksia yrityksille ja yksityissijoittajille. Euroopan Unioni on tilanteen helpottamiseksi perustanut erilaisia apurahoja ja rahastoja, joilla tuetaan uusien teknologioiden kehitystä ja alan siirtymistä hiilineutraaliksi.

Työn käsittelyosan loppupuolisko avaa vaihtoehtoja vähentää teräksen hiilidioksidipäästöjä. Yksi tärkeimmistä teknologioista on suoravalmistettu rauta. Suoravalmistettuun rautaan voidaan soveltaa monia eri pelkistäjiä. Niistä päästöjen laskun kannalta oleellisimmat ovat vety ja biosynteesikaasu. Tuotantoprosesseista syntyvän hiilidioksidin talteenotto ja varastointi on toinen keino, jolla rajoittaa päästöjä. Muita mahdollisia keinoja ovat elektrolyyttinen rikastus, pelkistyssulatus ja reaktiosta vapautuneen kaasun uudelleenkierrättäminen uunissa. Kierrätysteräksen merkitys ja kysyntä kasvaa jatkuvasti, vaikka teräksen kierrätysaste on tällä hetkellä jo 80–90 %.

Tutkimus osoittaa, että keinoja kasvihuonekaasujen vähentämiseksi on monia. Nykyisten tuotantotapojen optimointi ja kehittäminen ovat hiilineutraaliuteen siirtymisen alkuvaiheessa tärkeitä. Uusien innovaatioiden käyttöönotto teollisella tasolla vie aikaa, eikä moni uusi teknologia todennäköisesti kykene toimimaan kaupallisesti vielä kolmenkymmenen vuoden kuluttua. Hiilineutraaliuuteen siirtymistä hidastavat muun muassa investointien puute, hidas tuotantolaitosten ja -prosessien muuntaminen, tuotannon laaja-alaisuus ja maailmanlaajuisesti eriävät lähtökohdat tuotannolle. Vuoden 2050 net zero on kuitenkin joidenkin tutkimusten mukaan mahdollista, mutta sen saavuttaminen vaatii radikaaleja ja laaja-alaisia toimia.