钢铁是国民经济的重要支柱产业，全世界内，钢铁行业的能源消耗占比达8%，碳排放量占全球碳排放总量的7%。在中国，钢铁行业碳排放量占我国碳排放总量的16%左右。从能源结构来看，传统钢铁生产高度依赖煤炭、焦炭等化石能源，燃烧过程释放大量二氧化碳，是碳排放“大户”。从流程结构来看，中国钢铁生产一直以高炉—转炉长流程炼钢为主，近年来长流程炼钢占比90%，远高于废钢—电炉短流程炼钢。
为了落实“双碳”目标，近年来中国钢铁行业积极破局，中国钢铁工业协会在其发布的《中国钢铁工业“双碳”愿景及技术路线图》中提出了六大技术路径，以支持钢铁行业实现碳达峰和碳中和的目标。作为世界钢铁生产的中心，中国的钢铁产量连续多年位居全球首位，正在通过结构重塑、能源革新，助力钢铁行业碳中和，引领世界钢铁绿色发展。
国际能源署（IEA）提出的碳中和路径中，CCUS技术在钢铁行业的应用被寄予厚望。通过捕集钢铁生产的全部过程中的二氧化碳，并将其运输到合适的地点进行封存或利用，可以有实际效果的减少钢铁行业的碳排放。
IEA研究表明，在深度脱碳的情景下，到2050年，全球钢铁行业通过CCUS技术实现的二氧化碳减排量需占总减排量的8%。在这一过程中，涉及多个关键环节，在捕集技术方面，需要研发适用于钢铁行业复杂工况的新型吸附剂和吸收剂，提高捕集效率并减少相关成本；在运输环节，要建立完善的管道运输网络或优化运输载体，确保二氧化碳能够经济、安全地运输到目的地；对于封存或利用，需要寻找合适的地质构造进行地下封存，或者开发创新的利用技术，如将二氧化碳转化为有价值的化学品或材料。
中国钢铁工业协会在推动钢铁行业碳中和的进程中，提出了包括CCUS在内的八大前沿技术。这些技术涵盖了从原材料替代、工艺流程优化到能源效率提升等多个角度，旨在全方面提升钢铁行业的绿色低碳水平。
其中，CCUS技术作为核心技术之一，着重关注怎么来实现二氧化碳的低成本捕集与高效利用。在捕集方面，探索基于钢铁生产的全部过程中不同工序的特点，开发针对性的捕集工艺，如针对高炉炼铁、转炉炼钢等环节的废气特点，设计高效的分离和捕集系统。在利用方面，鼓励企业组织二氧化碳在钢铁生产中的循环利用研究，如利用二氧化碳作为铁矿石的还原剂，不但可以减少二氧化碳排放，还能降低对传统化石能源还原剂的依赖，实现资源的循环利用和工艺的绿色升级。
河钢集团坚持做行业绿色低碳转型的引领者、探索者与践行者，将CCUS技术视为战略储备技术，积极推动其从战略前沿向产业化方向的转变。通过持续的研发投入，在捕集技术领域，研发了适合自身生产的基本工艺的高效捕集系统，提高了二氧化碳的捕集纯度和效率；在利用领域，积极开展二氧化碳在钢铁生产辅助环节以及跨行业利用的试点项目，如将二氧化碳用于钢渣处理、与建材企业合作生产新型建筑材料、利用微生物固碳产蛋白等，逐步摆脱对化石能源的束缚，为钢铁行业的绿色转型提供实践经验。
钢铁生产的全部过程工序复杂，包括烧结、炼铁、炼钢、轧钢等多个环节，每个环节都会产生二氧化碳排放。而且这些排放源的二氧化碳浓度差异较大，且总体浓度在4%～28%，相比来说较低，这给二氧化碳的捕集带来了巨大挑战。与一些高浓度二氧化碳排放源相比，钢铁行业需要处理更大的气体体积才能捕集到相同量的二氧化碳。低浓度二氧化碳的捕集，不仅需要更复杂的技术工艺，还会增添设备投资和运行成本，导致捕集系统的能耗和设备占地面积大幅增加。
目前，钢铁行业CCUS技术面临着 “捕不起、用不上” 的困境，现有的二氧化碳捕集技术大多依赖于化学吸收、吸附或膜分离等方法，化学吸收法需要大量的吸收剂，且吸收剂的再生过程能耗较高；膜分离法虽然具有简单易操作等优点，但目前的膜材料对二氧化碳的选择性和通量还不能满足大规模工业应用的需求。此外，技术成熟度和成本经济性尚待提高。二氧化碳后续的利用途径相对有限，缺乏大规模、高的附加价值的利用技术，导致企业在经济上难以承受CCUS项目的成本，进一步制约了技术的推广应用。
钢铁行业作为二氧化碳的排放源，其分布具有一定的区域性，而适合二氧化碳封存或利用的地点并不一定与排放源在地理位置上相匹配。例如，一些钢铁企业位于内陆地区，距离合适的地下封存场地或二氧化碳利用企业较远，这就增加了二氧化碳运输的成本和风险。长距离运输需要建设专门的管道或采用其他运输方式，而管道建设投资巨大，且涉及复杂的土地征用、环境评估等问题；采用其他运输方式（如罐车运输）则成本高昂且运输量有限。此外，不一样的地区的源汇容量也存在一定的差异，可能会引起部分地区的二氧化碳排放没办法找到合适的去处，而一些潜在的封存或利用地点又缺乏足够的二氧化碳供应，影响了CCUS项目的整体效益。
尽管CCUS项目在减少碳排放方面具备极其重大意义，但目前其资产价值在市场评估中尚未得到充分体现。企业在投资CCUS项目时，往往面临着资金的压力，而CCUS项目带来的碳减排效益却难以转化为实际的经济回报。在传统的财务核算体系下，CCUS项目的设备投资、运行成本等被视为企业的支出，而二氧化碳减排所带来的环境效益和潜在的经济价值却没有正真获得合理的估值和认可。这一些因素导致企业在决策过程中缺乏足够的动力去投资CCUS项目，也影响了金融机构对CCUS项目的融资支持。此外，由于缺乏完善的碳市场定价机制和有关政策支持，CCUS项目的碳减排资产难以在市场上进行相对有效的交易和流通，进一步限制了其资产价值的实现。
针对当前钢铁行业CCUS技术面临的困境与挑战，结合中国钢铁行业多年来在CCUS领域的探索，钢铁行业CCUS的破局之路可以从以下几个方面做推进。
为了突破CCUS技术在钢铁行业的瓶颈，构建“6C”全流程、全链条研发体系至关重要。这一体系是以“碳捕集—碳利用—碳封存—碳核证—碳监测—碳资产”的六位一体发展为指导，秉持开放、合作的理念，积极开展先进的技术研发与示范，加快产业化应用推广、加强支撑能力建设，为通过CCUS实现减排提供系统支撑。
一方面，全力打造覆盖全流程多场景的碳捕集解决方案，开展适用于钢铁排放特点的捕集研发技术，以大规模高效减排为目标，开发突破性低能耗低成本技术路线；另一方面，拓展具有钢铁行业特色的碳利用技术，开展与钢铁生产流程深度耦合的特色CO₂利用研发技术，探索不同产品利用途径；构建CCUS减排量核算方法学体系，建立支撑研发技术与减排量核证的碳监测体系，发挥CCUS减排量在碳中和过程中的重要作用，落实CCUS项目减排量的贡献，为CCUS行业发展与碳中和目标提供有力支持。
构建多场景研发和应用体系是推动钢铁行业CCUS技术落地的有效途径。可按照“钢厂适配、技术突破、规模利用”三步走的战略推进，对试点推行鼓励措施，产业化项目进行推广。
在钢厂适配阶段，针对不同钢铁企业的生产规模、工艺特点和地理位置等因素，开展个性化的CCUS技术方案设计和试点项目。鼓励钢铁企业与科研机构合作，对现有生产设施进行小范围的改造和优化，测试不同CCUS技术在实际生产环境中的可行性和适应性。
在技术突破阶段，基于试点项目的经验反馈，加大对关键技术难题的研发投入，重点攻克二氧化碳捕集效率低、成本高以及利用途径有限等问题。设立专项科研基金，吸引国内外优秀科研团队参与钢铁行业CCUS研发技术，推动产学研用深度融合。
在规模利用阶段，当技术成熟度达到一定水平且成本可接受时，在钢铁行业进行全面推广。政府可以通过制定相关政策法规，如设定钢铁行业的碳排放强度标准、提供CCUS项目补贴或税收优惠等，引导企业大规模投资和建设CCUS项目。同时，建立行业标准和规范，制定钢铁行业CCUS项目的设计、建设和运行指南，建立CCUS项目的环境影响评估和监测体系，确保CCUS项目安全高效的运行。
打造产学研用技术平台并建立有效的协同机制是促进钢铁行业CCUS技术创新与应用的重要支撑。科研机构在基础研究和前沿研发技术方面具有优势，能够开展二氧化碳捕集材料、封存地质力学等方面的深入研究。钢铁企业作为技术的应用主体，能够提供实际的生产场景和数据，推动技术的工程化和产业化应用。以腾讯等为代表的企业拥有强大的大数据、人工智能和云计算技术，可以推动CCUS项目研发与示范，提供数字化解决方案。建材等相关行业则可以为二氧化碳的利用提供广阔的市场空间。
同时，组织开展CCUS技术产学研用联合攻关项目，建立CCUS技术创新联盟或产业园区，为各方提供合作的平台和空间，促进技术、人才和资金的集聚，加速钢铁行业CCUS技术的发展和应用。
通过创新碳减排工具和发展绿色金融，金融赋能推动钢铁行业CCUS项目发展，可以有效解锁CCUS项目的发展潜力。
在碳减排工具方面，完善碳市场机制，提高碳定价的合理性和透明度。建立碳配额交易与CCUS项目的联动机制，允许钢铁企业通过投资CCUS项目获得额外的碳配额或减排信用，这些碳资产可以在碳市场上进行交易，为企业带来经济收益。
发展绿色金融产品，为CCUS项目提供多元化的融资渠道。银行等金融机构可以开发专门的绿色信贷产品，给予CCUS项目优惠的贷款利率和贷款期限；发行绿色债券，吸引社会资本参与CCUS项目投资；设立绿色产业基金，为CCUS项目提供股权融资支持。此外，还可以引入保险机构，开发针对CCUS项目的环境风险保险产品，降低项目的环境风险和投资不确定性。
钢铁行业CCUS技术的破局之路，需要综合考虑研发技术、应用推广、协同合作和金融支持等多个方面。只有通过布局全流程研发、构建多场景应用体系，强化产学研用协同并解锁金融赋能，才能克服当前面临的技术瓶颈和市场障碍，实现钢铁行业的绿色低碳转型。在这一过程中，政府、企业、科研机构和金融机构等各方应携手共进，形成强大的合力，共同推动钢铁行业CCUS技术的创新与发展。
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