鋼鐵、水泥業要淨零碳排不是癡人說夢！如何一洗地球上最「髒」行

而碳排大戶水泥業、鋼鐵業為各國各項工程及建築市場的工業基礎，水泥和鋼材雖然是建築物、汽車、水壩、橋樑和摩天大樓的基礎原料，但這些行業卻是地球上最「髒」的行業之一。水泥業每年會產生 23 億噸的二氧化碳，鋼鐵則約 26 億噸二氧化碳，分別佔全球溫室排放量的 6.5% 和 7.0%。

主要原因是該行業大量使用了「混凝土」材料，它是地球上僅次於飲用水的第二大消耗品，這也都要歸功於我們的碳密集型生產技術，該技術所涉及的化學反應過程都會釋放大量的 CO2，更不用說燃燒化石燃料所需的極高溫度也是排放溫室氣體的罪魁禍首之一。

因此我們迫切需要更乾淨的技術來重塑整個水泥和鋼鐵業，即使在工業需求和能源價格兩者數字皆飆升的情況下，2050 年更迫切的淨零碳排目標正著實擺在我們眼前。

工廠高效技術大幅提升減碳效益

首先，確保工廠配備最佳的技術可以立即感受到減碳效益，例如，提高鋼鐵工廠的保溫性能可節省約 26% 的能源使用；更好的熱鍋爐可減少高達 10% 的能源需求；使用熱交換系統將提煉過程的電力降低 25%。

這樣一來，老舊且低效的工廠則逐漸會被更為現代的基礎設施所淘汰，整體工業都會變得更有效率。

過去建築業為了安全起見，會過度設計許多建築，因此，我們或許可以試著思考，有什麼替代材料可以真正取代鋼鐵？

根據國際能源署的數據，若對整個建築規範重新擬定，再對建築師、工程師和承包商進行教育調整，就可以達到水泥減少 26%、鋼鐵減少 24% 的亮眼成績。

倘若再通過使用現代材料和電腦建模來減少設計、僅使用少量的資源，甚至讓碳足跡較小的替代材料（例如鋁）在某些產品（包括汽車）中取代鋼鐵等措施，絕對能達成雙重效益。

最後則是重塑整個鋼鐵業以及水泥業，而這大工程該如何開始呢？

焦炭是高爐煉鐵用的主要燃料，也是有史以來尚未改變的常規，其中鐵礦石會在高達 2,300 °C 的溫度下化學還原成金屬鐵，藉由焦炭燃燒產生一氧化碳，將礦石還原為鐵和 CO2，接著再將鐵水精煉成鋼，這一長串步驟通常都會在燃煤爐中進行，但有時（特別是在回收廢料時）在電弧爐（EAF）中。

而該過程則會讓每噸鋼排放約 1,800 公斤以上的二氧化碳，試想，若要針對該過程進行優化，業者是否可以使用其他物質來還原礦石呢？

世界上有大約 5% 的鋼鐵已經通過不需要焦炭的「直接還原鐵」(DRI) 技術製成，通常是使用氫氣和二氧化碳（來自甲烷或煤），通過使用甲烷衍生的氣體和可再生電力為電爐供電，而這些鋼鐵廠每噸鋼僅排放約 700 公斤的二氧化碳，整整比焦炭減少 61%。

許多歐洲、中國和澳洲的企業都在嘗試轉型工廠，其中幾家工廠計劃於 2025 年或 2026 年開始進行試驗。

最常見的水泥類型波特蘭水泥，它生產是始於石灰石的煅燒，過程為將其加熱到 850 °C 以上的溫度以形成石灰和 CO2，石灰與沙子和黏土會在 1,450 °C 的窯中混合製成原料，再與其他成分混合在一起製成水泥，而每噸水泥則會產生約 800 公斤的二氧化碳。

但事實卻是，即使不用石灰石也能製造水泥，例如， 1867 年就曾出現的「氯氧化鎂水泥」（稱為 sorel）是一種特殊品種水泥，它是由法國人索瑞爾（Sorel）所發明的，但一直以來由於耐水性低，因此尚未商業化也未能被廣泛使用。

不過目前有數十種水泥變體正在研發當中。以國內來看，一直以來在積極推動各項減排措施，希望扮演國內水泥業者的「減排領頭羊」亞泥，先前為了降低溫室氣體排放的措施，讓花蓮廠開發墁砌水泥以生產「低碳水泥」。

目前國內僅有亞泥生產具低碳特性的墁砌水泥，相較傳統波特蘭水泥，它可減少掉 16％的溫室氣體排放，同時降低天然礦物及煤炭約 5％及 15％的使用。

然而，為了在建築中大量使用它們，就必須回歸到改變建築規範、設計等前端工作執行，以適應這些材料的不同強度和特性。

隨著全世界的碳稅、碳定價制度範圍越來越大，產業低碳轉型的需求越來越明確，也有越來越多新技術能夠幫助產業更永續地經營。

轉眼回到台灣，面對全球鋼鐵市場競爭及碳中和的趨勢及挑戰，中鋼公司將積極規劃諸如鋼胚熱進爐優化方案的減碳行動，提升製程能效及餘熱回收，要落實節能減碳目標。

為達成 2050 淨零碳排目標，中鋼自 2015 年起於廠內執行鋼胚熱進爐優化方案，並於 2020 年通過環保署溫室氣體抵換專案註冊，今年 5 月取得 14,089 噸溫室氣體抵換專案減量額度，不難看出中鋼要減碳的決心，而未來各國鋼鐵、水泥業，可否真正達到淨零目標呢？