Evropské ocelářství čelí v současné době patrně nejtěžší zkoušce v historii. Na jedné straně musí sektor co nejrychleji dekarbonizovat, aby se vyhnul extrémním nákladům za drahé emisní povolenky, na straně druhé musí čelit energetické krizi, která přinesla rekordní ceny elektřiny a plynu. Do toho všeho pak ještě vstupuje nepředvídatelnost regulatorního prostředí a možné překážky ve financování projektů.
Emise CO2 z výroby oceli tvoří asi 5 % emisí skleníkových plynů ČR a dominují v porovnání s emisemi ostatních odvětví zpracovatelského průmyslu. Podobně je tomu na evropské úrovni. Drtivá většina CO2 z ocelářského sektoru vzniká v rámci chemických reakcí při výrobě železa (tzv. procesní plyny) využívajících redukčních, mechanických a termických vlastností koksu ve vysokých pecích. Tento standardní výrobní postup zatím žádná jiná technologie nedokázala nahradit. V oblastech s levným zemním plynem se sice používá přímá redukce železné rudy plynem, avšak to je v evropských podmínkách nemyslitelné. Evropskou vizí pro ocelářství je přímá redukce rudy bezemisním vodíkem. Plná náhrada koksu vodíkem ovšem vyžaduje zcela nový výrobní agregát a k tomu dostupnost obrovského množství vodíku vyrobeného primárně elektrolýzou vody (9 litrů vody na 1 kg vodíku) . Například pokud by české hutě se svou roční produkcí cca 5 mil tun oceli přešly na vodíkovou redukci, na výrobu vodíku v potřebném objemu takřka 450 000 tun (na tunu oceli počítáme asi 90 kg vodíku) a následnou tavbu vzniklé „železné houby“ by bylo zapotřebí cca 20 TWh elektřiny, tj. asi desetinásobek dnešní hutní spotřeby a téměř třetinu současné spotřeby elektřiny v ČR. Rozvoj vodíkového ocelářství v průmyslovém měřítku, který je rovněž podmíněn vybudováním vodíkové infrastruktury, tak zatím nese známku nejistoty a bude spíše hudbou vzdálenější budoucnosti. Ocelářské firmy ale potřebují razantně snižovat emise co nejdříve, protože jinak vysoké ceny povolenek, které bude třeba díky zpřísňování pravidel nakupovat v čím dál větším množství, brzy poškodí jejich konkurenceschopnost na světovém trhu, zvláště pokud nebude efektivně fungovat vznikající mechanismus uhlíkového poplatku na dovoz vybraných produktů do EU (CBAM).
Patrně jedinou dnes dostupnou, plošně a relativně rychle využitelnou cestou pro významné snížení emisí CO2 v odvětví je tavba ocelového šrotu za využití elektřiny v obloukové peci. Emisní stopa tohoto způsobu výroby je v průměru pětinová než při redukci rud, a navíc šetří těžbu a zpracování velkého množství primárních surovin a s těmito procesy spojené emise znečišťujících látek i CO2. Výroba oceli ze šrotu je současně vzorem pro cirkulární ekonomiku, protože ocel je stoprocentně a nekonečně recyklovatelná. Pro přechod na tuto tzv. sekundární výrobu je třeba naplnit tři hlavní předpoklady: mít výrobní technologii, zajistit si dostatek elektřiny z bezemisních zdrojů energie a mít k dispozici potřebné množství šrotu.
Technologie jako taková není problém. V Evropě i jinde ve světě se dnes hojně využívají elektrické obloukové pece (podíl na celkové výrobě oceli v EU přesahuje 40 %), v nichž se pomocí elektrického oblouku roztaví ocelový šrot. V české výrobě oceli zatím jednoznačně dominuje výroba z rud (cca 95 %), což je dáno historickými i geografickými důvody, ale i výrobním portfoliem vyžadujícím vysokou čistotu oceli, které nelze sekundární výrobou vždy docílit. Například Třinecké železárny v rámci svého dekarbonizačního plánu hodlají do roku 2030 prostřednictvím budoucí elektrické obloukové pece zajistit polovinu své výroby.
Možností je i použití méně obvyklých tzv. hybridních pecí, které umí flexibilně zpracovávat 40–100 % šrotu ve vsázce, a to v závislosti na jeho dostupnosti a ceně. Do hybridních pecí investuje druhý největší český výrobce oceli, společnost Liberty Ostrava, přičemž do roku 2030 by teoreticky mohla produkovat až 100 % své výroby sekundární cestou.
Pro výše uvedené záměry je klíčová fyzická a cenová dostupnosti elektřiny a šrotu. Začněme elektřinou. Pokud by obě české hutě přešly na výrobu aktuálního objemu výroby oceli ze šrotu, pak by automaticky přišly o elektřinu vyráběnou z vlastních procesních plynů (ty by nevznikaly) a staly by se tak závislejšími na externích dodávkách. Jejich roční spotřeba elektrické energie by se navíc zhruba zdvojnásobila (na výrobu 1 tuny oceli v klasické obloukové peci je zapotřebí asi 450 kWh elektrické energie). Zvýšil by se i okamžitý odběr a proto je ve světle současných investičních plánů nutné do obou hutí vybudovat přípojku sítě velmi vysokého napětí. To však není otázka měsíců, ale řady let, během nichž je zapotřebí získat povolení, zařídit výkup pozemků a realizovat výstavbu technologie. Nezbytné kroky již byly zahájeny. Aby však projekty dávaly smysl a zajistily dekarbonizaci i z pohledu nepřímých emisí, tj. emisí z výroby spotřebované elektřiny, je třeba smluvně zajistit, aby elektřina pocházela z bezemisních zdrojů energie, tedy jádra či obnovitelných zdrojů. Lze očekávat nárůst poptávky po čisté elektřině i ze strany jiných sektorů ekonomiky, což dohromady vyústí v boj o tuto komoditu. Cena elektřiny v posledních dvou letech vystoupala do závratných výší a je násobkem ceny ze začátku roku 2021. Přestože se dnes hledají opatření, která by měla průmyslu od cenové zátěže ulevit, k dnešnímu dni již v EU mnoho průmyslových firem včetně ocelářských ukončilo nebo omezilo provoz. Na jedné straně tedy je potřeba dekarbonizovat průmysl skrze elektrifikaci, na druhé straně to znamená extrémní navýšení nákladů na nákup elektřiny a logickou otázku, zda to má smysl. Podobně je to i s plynem. Pokud hutě přejdou na sekundární výrobu, budou muset chybějící procesní plyny využívané také pro ohřívací procesy nahradit zemním plynem. Jiná možnost není. Ceny plynu však také trhají rekordy.
Do této nejistoty navíc vstupuje otázka dostupnosti ocelového šrotu, jehož potřeba bude stoupat úměrně s elektrifikací evropského ocelářství. Jeho dostupnost bohužel omezují dva faktory: používání stále kvalitnější a trvanlivější oceli a ocelových výrobků či konstrukcí značně zpomaluje cyklus návratnosti šrotu na trh, a pak roste riziko zintenzivnění vývozu šrotu z EU. První faktor se ovlivnit nedá, u druhého by to šlo změnou odpadové politiky EU s cílem omezit vývozu odpadů a druhotných surovin včetně šrotu do zemí, které nedodržují stejné environmentální a sociální standardy jako EU. Vývoz z Evropy znamená navýšení environmentální zátěže (např. dovoz ocelových výrobků z vyvezeného šrotu zpět do EU může podle odhadů znamenat navýšení emisí na tunu oceli až o 900 kg CO2 v porovnání s výrobou v EU). V posledních letech však množství šrotu vyváženého za hranice EU bohužel narůstá (v roce 2015 9 mil. tun, ale v roce 2021 již 19,5 mil. tun). Trh se šrotem je ale světový, tj. hlavní roli hraje cena odkupu. Nelze tedy automaticky zajistit dostatek šrotu v případě potřeby jednotlivých hutí. Zákaz jeho vývozu z jiných než environmentálních důvodů by mohl být proti pravidlům WTO.
V hutích je šrot běžnou součástí vsázky do ocelárenských agregátů, tj. tandemových pecí či kyslíkových konvertorů, kde tvoří asi 20-40 % jejího objemu, přičemž při přechodu na sekundární výrobu by jeho spotřeba výrazně stoupla (na 1 t oceli je třeba cca 1 t ocelového šrotu). Ocelový šrot vzniklý při hutní výrobě (zejména úpravami polotovarů) se běžně vrací ze 100 % do výrobního procesu dané firmy, zatímco zbytek je nutné dokoupit. Výskyt šrotu v ČR dosahuje asi 4,3 mil. tun za rok, přičemž vývoz tvoří 2,3 mil. tun, dovoz 0,5 mil. tun a spotřeba je pak okolo 2,5 mil. tun. Tato bilance by se při přechodu na sekundární cestu musela významně změnit, tj. šrot by se z ČR musel přestal vyvážet, a navíc by se jen pro potřeby elektrických pecí muselo dokupovat dalších cca 2 mil. tun šrotu ročně.
Přestože jsou evropské i české hutě odhodlány rychle a významně snižovat emise, je jasné, že tato cesta nebude jednoduchá a dnes je dokonce v ohrožení. O rychlosti a úspěchu bude rozhodovat několik faktorů včetně stability regulatorního prostředí (tj. rozumné požadavky, neměnná kritéria pro podporu projektů atd.), podpory velkým průmyslovým firmám či rozumně načasovaný odklon od fosilních paliv, za něž zatím není technologická náhrada.
Dekarbonizujme s rozumem!
