我々は完璧な嵐に直面している。気候危機の上に重なる世界的なエネルギー危機だ。良いニュースもある。これが、世界で最も炭素集約的な産業の1つである鉄鋼業の脱炭素化を加速させる可能性があるということだ。鉄鋼業は世界のCO2排出量の約7〜9%を占めている。こうしたイノベーションの中で、スウェーデン発の画期的技術が際立っている。
鉄鋼の脱炭素化は、世界の気候目標達成に不可欠であり、新たなイノベーションは排出量の劇的な削減だけでなく、グリーン雇用や技術における新たな経済機会も約束している。この新しいスウェーデンの技術は際立っている。炭素排出削減の可能性だけでなく、エネルギー効率と、業界を再構築する可能性のある価値ある副産物、そして原材料の現地供給による回復力の向上においても優れているのだ。
鉄鋼生産が炭素集約的である理由
従来の鉄鋼製造は石炭に大きく依存しており、特に高炉では石炭が燃料と還元剤の両方として機能し、鉄鉱石を鉄に変換する。このプロセスは膨大な量の二酸化炭素を放出し、世界最大級の国々の排出量に匹敵する。
鉄鋼生産はエネルギー集約的でもあり、石炭以外の化石燃料も大量に消費することが多く、気候変動対策にとって二重の課題となっている。
課題の規模は膨大だ。世界の鉄鋼生産量は年間約18億トンである。この業界は年間約26億トンのCO2を排出している。この規模は、持続可能な代替手段を見つけることの緊急性を浮き彫りにしている。
持続可能な代替手段と新たなトレンド
鉄鋼の脱炭素化への取り組みには以下が含まれる。
電気アーク炉（EAF）：スクラップ鉄を電気を使ってリサイクルし、理想的には再生可能エネルギー源から供給される電気を使用することで、排出量を大幅に削減する。しかし、世界にはこの方法だけに頼るには十分なスクラップ鉄が存在しないため、代替手段として直接還元鉄（DRI）をこうした炉に供給する方法がある。
水素ベースの直接還元鉄（DRI）：この方法では、水素が鉄鉱石の還元において石炭に取って代わり、CO2の代わりに水蒸気を生成する。この方法はスウェーデンでもStegra（ステグラ）とHybrit（ハイブリット）によって開発されているが、主にエネルギー供給の困難さと設備設置コストの増加により遅延が生じている。Stegraは4月、スウェーデン経済・地域成長庁（Tillväxtverket）によって戦略的ネットゼロプロジェクトとして認定された。この決定により、Stegraは欧州連合（EU）が気候目標達成のために戦略的に重要と考えるプロジェクトの1つに位置づけられた。
炭素回収・利用・貯留（CCUS）：従来のプロセスからの排出を回収し、貯蔵または再利用する。
しかし、これらの技術には課題がある。電気アーク炉と水素ベースのDRIは電力集約的であり、高炉向けのCCUSはコストが高く、エネルギー消費も大きい。
FerroSilva（フェロシルバ）の登場：エネルギー効率とカーボンネガティブの融合
エネルギー効率は、産業革命以来、産業進歩の礎となってきた。FerroSilvaのアプローチはこの伝統に沿ったもので、エネルギー効率が高く、化石燃料を使わない鉄鋼生産をカーボンネガティブなフットプリントで実現することを目指している。
FerroSilvaの手法は、バイオマスガス化と炭素回収・利用を組み合わせたものだ。競合する水素ベースのDRI手法の10分の1の電力しか必要とせず、電力網とコストへの負担を軽減する。
炭素は大気中に放出されず、代わりに回収され、新たな再生可能エネルギーから得られる水素を使用したプロセスでバイオメタノールなど、他の付加価値目的に利用される可能性がある。いわゆるe燃料だ。この市場は急速に重要性を増しており、風力発電からのエネルギーを貯蔵する方法でもある。約2%のバイオ由来炭素含有量を持つ直接還元鉄（DRI）を生産し、電気アーク炉製鋼に理想的である。
FerroSilvaは、以下を実現する初のカーボンネガティブソリューションである。
• 天然ガスベースの生産と同じ技術準備レベルで冶金プロセスを提供する。ガス組成が同じであるため、熱バランス還元反応も同じである。
• 水素ベースのプロセスに必要な大量の電力を必要としない。
FerroSilvaのゴラン・ニーストロム（Göran Nyström）氏は次のように説明する。
「我々のプロセスは、1トンのスポンジ鉄を生産するのに必要な電力が10分の1未満です。なぜなら、我々が使用するエネルギーのほとんどは、ガス化する森林残渣に蓄えられているからです」
Science Directに掲載された研究では、バイオシンガスは、その再生可能性、技術的成熟度、既存の炉での使用との互換性により、既存の製鉄で使用される化石エネルギーと還元剤の有望な代替手段であると述べられている。
世界的な影響を持つスウェーデン主導の協力
このプロジェクトのフィージビリティスタディは、スウェーデンエネルギー庁と、Ovako（オバコ）、Alleima（アレイマ）、Uddeholm（ウッデホルム）、Sveaskog（スヴェアスコグ）、Lantmännen（ラントメンネン、欧州最大級の農業協同組合の1つ）などの主要産業プレーヤーによって支援された。2022年にすでに完了したこの包括的なフィージビリティスタディは、FerroSilvaが競争力のあるコストでカーボンネガティブな鉄鋼を提供する可能性を確認した。
最初の商業プラントの計画が進行中で、以下の提供を目指している。コスト競争力があり、カーボンネガティブで、完全に浸炭された鉄原料、およびe燃料と化学品用のバイオ由来二酸化炭素。
FerroSilvaは森林および農業廃棄物を活用し、未使用のバイオマスを価値ある製品に変え、炭素排出を回収・再利用し、地域社会向けのプロセス熱を生成する。真の循環経済モデルである。
「同社はすでにバイオマス供給に関する意向書、土地利用とDRI引き取りに関する合意、バイオ由来CO2生産のためのパートナーシップを確保している」と、FerroSilva ABの共同創設者であるペーター・サミュエルソン（Peter Samuelsson）氏は述べる。
