Hutnícky priemysel v Európskej únii je pod veľmi veľkým tlakom v súvislosti s rozhodnutím Európskej komisie, aby uhlíkovo náročné odvetvia do roku 2050 úplne vylúčili využívanie fosílnych palív a znížili tak produkciu CO2, tzv. skleníkového plynu. V minulom čísle sme písali o tom, že hutnícky priemysel, ktorý sa podieľa na produkcii emisií, pociťuje dopady systému EÚ pre obchodovanie s emisiami (EÚ ETS). Podľa plánu zatiaľ dostáva väčšinu emisných kvót zadarmo, avšak od roku 2021 ich počet dramaticky klesne. Táto skutočnosť má za následok prudký nárast ich ceny. Jedna tona CO2 stojí dnes minimálne päťkrát viac ako pred dvomi rokmi. Mnohí významní predstavitelia hutníckeho priemyslu, vrátane EUROFERu (organizácia, ktorá združuje európske spoločnosti podnikajúce v oblasti hutníctva) hovoria, že poplatky za emisie v rámci EÚ ETS a vyššie ceny za elektrinu budú znamenať obrovskú konkurenčnú nevýhodu oceliarní v krajinách EÚ oproti oceliarňam mimo EÚ. Nové technológie na báze vodíka či elektrolýzy sú iba na začiatku a prostredníctvom týchto technológii vieme vyrobiť iba obmedzené množstvo ocele, či vodíka ako paliva. Priemyselné odvetvia, ktoré sa významne podieľajú na produkcii skleníkových plynov si uvedomujú, že prechod na nové technológie bude vyžadovať niekoľko miliardové investície. Na úplne nové technológie máme iba zdanlivo dosť času a bez masívnych finančných podporných programov EÚ to nezvládne ani jedna hutnícka spoločnosť.
Aké technológie sú zatiaľ v hre?
Výskum prebieha nielen v Európe, ale aj v Spojených štátoch amerických. V Európe hutnícke spoločnosti ako Voestalpine, ArcelorMittal, Thyssen-Krupp hľadajú možnosti, ako vyrábať oceľ bez použitia uhlia. V súčasnosti sa pokúšajú nahradiť fosílne palivo vodíkom. Niektorí európski producenti ocele, Salzgitter v Nemecku, Voestalpine v Rakúsku, či spoločný projekt spoločností LKAB, SSAB a VATTENFALL vo Švédsku, už začali vyrábať vodík používaním elektrolýzy. Ide však o obmedzené množstvá vyrábaného vodíka, keďže snahou je vyrábať „zelenú“ elektrickú energiu prostredníctvom fotovoltických článkov. V Salzgitteri navrhli transformačný koncept pre výrobu klimaticky neutrálnej „zelenej“ ocele pod názvom SALCOS (Salzgitter Low CO2 Steelmaking). Tri vysoké pece chcú postupne nahradiť agregátmi priamej redukcie, ktoré budú využívať vodík a aj zemný plyn. Tento technologický proces už nebude vyžadovať koks, ktorý počas chemických reakcií vo vysokých peciach uvoľňuje CO a CO2, ktoré tvoria cca 40 % vysokopecného plynu. Alexander Redenius, jeden z lídrov projektu SALCOS však priznal, že najväčším súčasným problémom tejto technológie je potreba obrovského množstva elektriny. Vodík vyrábaný cez parný reforming (zo zemného plynu) by nesplnil kritérium bezfosílneho zdroja a zatiaľ inou v priemysle už odskúšanou alternatívou je výroba vodíka elektrolýzou. Redenius tiež uviedol, že každá z konverzných fáz by stála cca 2 miliardy eur, čo v sumáre, pre všetky tri fázy, predstavuje 6 miliárd eur. Nová technológia si vyžiada iba na prvú fázu 80 tisíc kubických metrov vodíka za hodinu, čo predstavuje približne 330 MW potrebných na elektrolýzu.
Druhou alternatívou výroby sa zaoberá spoločnosť Boston Metal v USA. Ide o technológiu elektrolýzy roztaveného oxidu železa (MOE – Molten Oxide Electrolysis) v priemyselnom meradle. Elektrolýza roztavených oxidov kovov je proces, pri ktorom elektrina premieňa tieto oxidy z formy surových oxidov na roztavené kovy. Proces MOE bol prvýkrát testovaný v laboratórnych podmienkach na Massachusetts Institute of Technology (MIT) s podporou NASA, the American Iron and Steel Institute (AISI) a the Deshpande Center na MIT.
Základom MOE je zmes roztavených oxidov prispôsobených pre každú špecifickú požiadavku na finálny produkt. Kladná elektróda pôsobí tak, že roztápa túto zmes a selektívne redukuje cieľový oxid. Na obrázku je znázornený celý elektrochemický proces. Výsledné surové železo sa zhromažďuje v spodnej časti zariadenia, pričom odpich sa uskutočňuje podobne ako na vysokej peci. Výhodou elektrolýzy rôznych roztavených oxidov kovov je technológia, ktorá dokáže produkovať širokú škálu kovov a zliatin. Technológia MOE spoločnosti Boston Metal chce ponúknuť oceliarskemu priemyslu modulárne riešenie s nízkymi nákladmi a nulovými emisiami na výrobu väčších objemov ocele. V súčasnosti spoločnosť Boston Metal, v úzkej spolupráci so zákazníkmi a partnermi pri prispôsobovaní platformy MOE konkrétnym vstupným surovinám a produktom, uvedie túto novú technológiu do prevádzky vo svojom firemnom sídle mimo Bostonu. Jednoznačnou výhodou tejto technológie je výroba železa, či iných kovov a zliatin bez fosílnych palív (bez uhlíka), bez vysokých pecí a pri žiadnych emisiách, okrem kyslíka, ktorý sa uvoľňuje vo forme bublín počas elektrolýzy.
Aj prvý aj druhý technologický postup si vyžaduje výrobu značného množstva elektrickej energie. Predpokladom úspechu nových technológii bude určite naša schopnosť vyrobiť elektrickú energiu z obnoviteľných zdrojov a vedieť ju uskladniť. Uvidíme, či to bude solárna, veterná, či hydroenergia alebo energia z biochemických, resp. fyzikálnochemických procesov.
