Výroba oceli je založena na chemických reakcích, a proto je výraznější snižování emisí velmi obtížné.
Novodobá historie ocelářství by se s klidem dala nazvat historií snižování přímých emisí oxidu uhličitého. Od roku 1975 se objem vypouštěného oxidu uhličitého na tunu konečného produktu snížil o více než polovinu. Tento pokles přineslo zlepšování výrobních technologií, jehož výsledkem byla nižší potřeba dodávaného uhlíku jako redukčního činidla pro získávání surového železa.
Jestliže v roce 1950 bylo potřeba do vsázky na výrobu tuny tekutého surového železa přidat jednu tunu suchého koksu, tak dnes se množství redukčních činidel, mezi něž se řadí v některých provozech také prachové uhlí a ropa, snížilo na 482 kilogramů na tunu vyrobeného horkého kovu. Výroba oceli se tak dostává k hranici teoretického minima redukčních činidel, které se pohybuje na úrovni 414 kilogramů na tunu tekutého surového železa.
Podle studie London School of Economics, která porovnávala emise jednotlivých světových ocelářských firem, se celkové emise na tunu oceli pohybovaly v roce 2015 u integrovaných hutí od 1,82 po 2,49 tuny oxidu uhličitého. Pro splnění závazků z Pařížské klimatické dohody by v roce 2030 neměly emise z výroby tuny oceli přesáhnout 1,923 tuny oxidu uhličitého. Pokud by ale nemělo oteplování planety přesáhnout dva stupně Celsia, bylo by třeba do roku 2030 snížit emise z výroby tuny oceli na 1,275 tuny oxidu uhličitého. Jedná se o celkové emise i se započtením emisí pro výrobu energií pro hutní výrobu.
Další omezování přímých emisí z výroby oceli bude komplikované. Studie společnosti Boston Consulting Group z roku 2013 uvádí, že v ekonomicky dosažitelném scénáři lze snížit emise na tunu vyrobené oceli mezi roky 2010 a 2030 o 10 procent. Mezi roky 2010 a 2050 lze dosáhnout poklesu o 15 procent. Vyžadovat to bude investice do nejlepších dostupných technologií, optimalizaci výrobního procesu a vyšší míru využívání ocelového šrotu. Vyšší míra využívání elektrických obloukových pecí (EAF) pro výrobu oceli povede také ke snižování nepřímých emisí, pokud se bude globálně dařit snižovat emise oxidu uhličitého při výrobě elektřiny.
Razantní redukce emisí oxidu uhličitého by si vyžádala používání technologií, které dosud nebyly dostatečně v průmyslovém měřítku vyzkoušené. Navíc investice na jejich zavádění jsou dnes zcela mimo finanční možnosti ocelářských podniků. Studie Boston Consulting Group analyzovala několik technologií, které by bylo možné k výraznějšímu snižování skleníkových emisí v ocelářství nasadit. Ani jedna z technologií ještě není komerčně v ocelářství používaná.
Recyklace vysokopecního plynu
Největší potenciál má technologie recyklace odpadních plynů, které vznikají ve vysoké peci. Vodík a oxid uhelnatý se při jejím použití vhání zpět do redukčního procesu, kde nahrazuje koks. Na tunu vyrobené oceli by mohly emise oxidu uhličitého klesnout až o 189 kilogramů. Spolu s využitím technologie pro oddělování a skladování oxidu uhličitého (CCS) by se emise na tunu vyrobené oceli daly snížit až o 60 procent.
Využívání odpadního tepla z výroby aglomerátu
Technologie jímání a dalšího využití tepla při výrobě aglomerátu se v roce 2013 používala ve 12 z 53 aglomeračních jednotek existujících v Evropě. Při chlazení aglomerátu lze získat energii zhruba 280 megajoulů na tunu aglomerátu. Tuto energii lze použít například na předehřívání směsi, která vstupuje do aglomerační jednotky, nebo k předehřevu vzduchu vstupujícího do vysokých pecí. Tímto postupem lze tedy ušetřit primární palivo v aglomeraci nebo ve vysoké peci. V případě úspory zemního plynu by bylo možné dosáhnout snížení emisí o 16 kilogramů z výroby tuny aglomerátu. Na tunu oceli by úspora činila 13 kilogramů.
Suché hašení koksu
Při tradiční výrobě se žhavý koks hasí vodou. Při suchém hašení je možné část tepelné energie z koksu využít. Koks se při něm zaváží do speciální chladicí komory, kde se chladí dusíkem. Ohřátý dusík pak slouží k výrobě vysokotlaké páry pro výrobu elektřiny nebo jiné účely. Z tuny koksu lze takto získat 100 až 150 kilowatthodin energie, což odpovídá úspoře 54 kilogramů CO2 na tunu koksu. Emisní náročnost tuny oceli se při této technologii sníží o 18 kilogramů.
Větší využívání železnorudných pelet místo aglomerátu ve vysokých pecích
Pelety mohou ve vysokopecní vsázce nahradit aglomerát, jehož použití je zhruba třikrát emisně náročnější. Přibližně osm procent evropské výroby oceli v roce 2013 bylo založeno na stoprocentním využívání pelet. Jde ovšem o menší provozy. Pro použití ve velkých vysokých pecí se musí ještě odzkoušet. Na tunu tekutého kovu lze takto ušetřit 119 kilogramů oxidu uhličitého. Na druhou stranu pelety se vyrábějí nejčastěji v místě těžby železné rudy. Skleníkové emise při jejich výrobě jsou více než dvakrát vyšší než při výrobě aglomerátu. Budou vznikat dál, jen mimo území Evropské unie.
Vodíková výroba železa
Postupná dekarbonizace ocelářského odvětví v EU bude pravděpodobně spočívat v jeho přechodu na vodíkovou výrobu, kdy vodík nahradí uhlík fungující jako redukční činidlo oxidů železa obsažených v železných rudách. Nebudou přitom vznikat emise oxidu uhličitého, pouze vodní pára. Na základě směřování klimatické politiky EU lze navíc předpokládat, že podporu získá pouze tzv. zelený vodík, vyrobený primárně elektrolýzou vody za použití elektrické energie z obnovitelných zdrojů (OZE). V procentuálním množství však taková výroba nemá ve světě takřka žádné zastoupení a bude tak klást extrémní nároky na další rozvoj OZE a elektrolyzérů. Cenu zeleného vodíku bude navíc třeba stlačit významně dolů.
Technologie 100% redukce železné rudy vodíkem spadá do způsobů výroby železa označované jako DRI (Directly Reduced Iron) a je teprve ve stadiu vývoje – bude třeba zcela nový výrobní agregát, který nahradí vysoké pece. Výroba vůbec první klimaticky neutrální oceli za použití zeleného vodíku je plánována v rámci švédského projektu HYBRIT. Do DRI spadá i redukce rud zemním plynem, která je dlouhodobě praktikována v některých zemích bohatých na tuto surovinu (např. SAE).
Je třeba připomenout, že kromě budoucího vodíkového DRI se vodík dostává do procesu výroby železa už dnes, a to zejména prostřednictvím dmýchání koksárenského plynu, jenž obsahuje asi 55-60 % vodíku, do vysoké pece. Zelená politika EU však koks jako uhlíkově intenzívní surovinu postupně odsuzuje k záhubě, a tak se bude i dostupnost koksárenského plynu z jeho výroby úměrně snižovat. Koksárenský plyn je ale vzhledem k jeho bohatému energetickému obsahu v hutích využíván i pro ohřevy v dalších provozech podniků, resp. v navazujících procesech výroby, jako je např. válcování (ohřev oceli v pecích). Snížení jeho objemu bude znamenat potřebu náhrady jiným palivem, zejména zemním plynem, jehož podpora je také velmi omezená a pouze dočasná. Řítíme se tedy do slepé uličky?
Při výrobě tuny tekutého surového železa lze dmýcháním zemního nebo koksárenského plynu do vysoké pece nahradit potřebu přibližně 90 kilogramů (20 – 25%) koksu ve vsázce.
