電気を超えて: 水素はより環境に優しい製錬と精製の鍵となるのでしょうか?

May 29, 2024

金属および鉱業において、CO2 排出の最大の原因は製錬および精製プロセスです。 これまで、業界の脱炭素化の取り組みの多くは電動化に焦点を当ててきました。 しかし、冶金プロセスにおいて化石燃料の代替として水素への移行が見られ始めています。

当社の最近のレポート「電力を超えて: 水素は環境に優しい製錬と精製の鍵?」では、2023 年の「ゆりかごからゲートまで」のスコープ 1 および 2 の二酸化炭素換算 (CO2e) 排出量の分析を提供しています。

この分析は、鉱山活動および一次製錬および精製作業に起因する排出量を対象とする、排出量ベンチマーク ツール (EBT) のデータを使用して実施されました。

このレポートでは、脱炭素化の取り組みにおいて組織が認識する必要がある主要な考慮事項について概説しています。 鉄鋼、非鉄のバリューチェーンにおける水素の利点を理解することは、投資家がより多くの情報に基づいた意思決定を行うのにも役立ちます。

今日は、このレポートから得られた貴重な洞察のいくつかを紹介します。 レポートからさらに詳細な抜粋をダウンロードするには、ページの上部にあるフォームに記入してください。

主要金属を生産する製錬および精製プロセスでは、大量の温室効果ガス (GHG) が発生します。 鉄鋼、アルミニウム、銅、亜鉛を合わせると、世界の排出量のほぼ 9.5% を占めます。

鉄鋼産業は現在、金属の中で最も多くの温室効果ガスを排出しており、世界の総排出量の 7.0% を占めています。 アルミニウム部門は2.0％を占め、銅と亜鉛は0.2％と0.1％を占めます。

これらの排出量の上位 10% 排出者と下位 10% 排出者の間の範囲の違いを考慮すると、各生産バリューチェーンが脱炭素化に向けて独自のアプローチを必要とすることは明らかです。

私たちの報告書によると、冶金反応における石炭の使用により、鉄鋼の生産は金属および鉱業における温室効果ガスの 93% を占めています。 対照的に、非鉄金属の生産は、発電所の現場での混合燃料や送電網による排出量の 62% を占めます。

これらのプロセスを脱炭素化する必要があるにもかかわらず、現在、世界的な取り組みのほとんどは電力消費目標に焦点を当てています。 同様に、特に非鉄産業における化石燃料の排出は、ほとんど対処されていないままです。

そのため、組織がグリーン電力対策の先に目を向け、より幅広い発電構成に対応する技術革新にも焦点を当てる必要があることは明らかです。

鉄鋼生産では、排出量の 93% が高炉、コークス、焼結プラントの使用を含む製錬プロセスから生じています。

製油所の操業、製鋼、鋳造工場の使用が排出量のさらに 5% を占めます。 全体として、鉄鋼製造による炭素への影響は排出量の 92% を占め、主に炭素を豊富に含む燃料の燃焼によるものです。

高炉の代替品としての水素の使用は広範囲に研究されています。 研究によると、この燃料はクリーナーとして機能し、鉄の直接還元（DRI）プロセスで炭素を削減する能力があるため、石炭やコークスの効果的な代替品となることが示唆されています。

私たちの調査では、アルミニウムのバリューチェーン排出量の 78% が製錬プロセス、鋳造工場、電気分解から発生していることがわかりました。 還元プロセスから生じる電気分解排出量は、アルミニウム 1 トン当たり CO2e 0 ～ 14 トンの範囲に及びます。

アルミニウムの精製プロセスをさらに詳しく分析すると、排出量の 70% は蒸解時の蒸気から発生し、30% は焼成時の化石燃料の燃焼から発生します。

ノルウェーのアルミニウム会社ハイドロはナバラ工場で実験を行っており、水素が鋳造住宅や消化プロセスで天然ガスの代替として機能する可能性があることを発見した。

同様に、英国とオーストラリアの鉱山グループであるリオティントと日本の住友商事は現在、低炭素アルミナ精錬を試験する水素パイロットプラントの建設提案に取り組んでいる。 この取り組みでは、年間 250 トンを超える水素の生産能力を持つ 2.5MW の電解槽が使用され、業界全体での水素導入への道が開かれる可能性があります。