본문 바로가기

韩国14%的温室气体发生自钢铁产业

半导体、汽车、船舶的共同点是什么? 朴柱炫教授以意想不到的提问开始对话。这不都是韩国的主要出口产品吗?但是朴柱炫教授所期待的答案并不是这个。

"它们的共同点就是都需要用铁。我国是世界第六大钢铁生产国,也是世界第一大钢铁消费国。这意味着人均钢铁消费最多。因此,在半导体、汽车、造船产业上,韩国必然具有最大的竞争优势。"

岂止这些行业。不仅是建筑、机械、电子产品、医疗等产业,日常生活中也很难找到不用铁的领域。 但问题是,在生产铁的过程中会发生大量的温室气体。在过去的几百年里,人们使用碳来去除自然状态下氧化铁中的氧气来获得铁。理由很简单,因为价格最便宜。

"遗憾的是,以目前的炼铁技术,用铁矿石生产1吨铁时,会排放约2吨的二氧化碳CO2。因此,全世界温室气体中有7%左右是由钢铁产业排放的。但在韩国,这个比率会上升到两倍。即就是说,14%的CO2就发生自钢铁产业,而这是不可否认的现实。"

朴柱炫教授带领的高温物理化学材料工程研究室作为现代制铁的指定研究室,正带头解决产业现场的各类问题。

世界各国根据《巴黎协定》,从2016年开始自愿公开温室气体减排目标,并为此付诸努力。钢铁产业界也积极参与其中,特别是欧洲和日本的钢铁企业,正提前着手开发温室气体减排技术。欧盟从2004年开始推进"ULCOS(Ultra-Low CO2 Steelmaking/超低二氧化碳排放炼钢工艺研究项目)",日本从2007年开始在政府主导下推动"COURSE50(CO2 Ultimate Reduction System for Cool Earth 50/氢还原型炼铁技术开发项目)"。目标都是开发能够实现突破性减排的钢铁技术。

韩国也公布在2050年之前实现碳中和,并在此目标下正在将所有产业结构转为低碳经济结构。钢铁产业也从2017年开始在政府主导下开展名为"COOLSTAR(CO2 Low-Emission Technology of Steelmaking and Hydrogen Reduction)"的环保钢铁技术开发项目。

高温物理化学材料工程研究室为开发环保钢铁技术及高附加值钢铁产品制造技术,正与韩国多家钢铁企业携手开展多项研究项目。

如果用氢代替碳?

"我们研究室也在参与相关项目。虽然起步比欧洲和日本晚10多年,但有20多所高校、政府出资研究所、企业等参与,正加快技术开发步伐。目前结束了第一期研究(2017~2023年),从今年开始将进入为期八年的第二期研究。"

COOLSTAR项目的目标是开发"氢还原制铁"等世界最高水平的环保钢铁制造技术。朴柱炫教授表示:“未来将利用氢气生产铁,而不是碳。”氢气在铁矿石中去除氧后会生成水(H2O)而不是二氧化碳,因此既可以环保又可以生产铁。但关键是从哪里获得如此多的氢气,并可以以低廉的价格购买。为了保护环境,得用“绿色氢气”,就是用新再生能源生产的电分解水后生成的氢气,而问题韩国的绿色氢气产量不足以钢铁厂使用。因此,一些钢铁企业为落实氢还原制铁,甚至考虑从澳大利亚、中东、东南亚国家进口绿色氢气。

另一种对策是用废铁(scrap)生产高级钢铁产品,而不是用铁矿石。熔化废铁制造新铁时,与铁矿石生产铁时相比,CO2排放量可降低到五分之一水平。但是这里也有先决课题。熔化废铁耗电量巨大,要想生产真正的环保钢铁,需要使用可再生能源生产的电力,还要开发出可去除废铁杂质的高端技术。

"哪个国家或企业能够率先解决这两个问题,那它将拥有未来钢铁技术的霸权。韩国没有高质量铁矿石,可再生能源也极度匮乏。换句话说,情况非常不利。但是我们拥有一支富有创造力和勤劳诚实的优秀人才队伍。我们研究室也在跟韩国钢铁企业联手开展多项共同研究。

为了实现碳中和

与各大企业合作

开展多项联合研究

保持紧密合作关系

与钢铁企业携手研究环保钢铁技术

在过去的25年里,朴柱炫教授关注研究高附加值钢铁制造技术,致力于最高级钢铁的国产化。2021年,朴教授的研究室入选现代制铁的第一号指定研究室,开始共同研究环保、高附加值钢铁制造技术,从中培养出诸多优秀人才。共同研究领域是开发减排相关环保钢铁工艺,就是开发一种工艺技术,可以通过在电炉中熔解废铁或其他铁原料来生产优质钢铁,从中节省电炉耗能并减少二氧化碳排放。除了这些直接减排工艺技术外,朴教授还在研究环保电动汽车所需的电动电机用高级钢板制造技术。

另一方面,朴柱炫教授从2022年开始参加了POSCO的"碳中和绿色钢铁技术咨询委员团"。在咨询委员团,各领域专家一同探讨和学习各类技术和战略,包括以POSCO独有的"HyREX(Hydrogen Reduction Ironmaking)"氢还原制铁相关环保钢铁制造技术,及其相关氢的生产运输、储存技术,还有多种能源方案等。朴柱炫教授主要提供"环保电炉工艺技术"相关咨询。

"为了实现碳中和,我们正与多家钢铁企业开展合作。在企业的立场上,立即获利固然重要,但从长远角度来看,还要制定和实践ESG管理相关具体实行方案才行。为此,需要与高校专家建立紧密合作关系。而大学则要培养出企业需要的高级人才。"

因此,朴柱炫教授不仅开发技术,还致力于培养高级人才。朴柱炫教授表示:“我们要培养最优秀的人才,并引导他们能够在产业现场为企业利益,乃至国家发展、人类和环境做出贡献。”朴教授正自信地一步步执行这一任务。

朴柱炫教授是研究高附加值钢铁制造技术,为最高级钢铁的国产化做出贡献的研究者。