Направления декарбонизации Российской черной металлургии

Введение

Мировая металлургия – консолидированная отрасль, производящая полуфабрикаты для других секторов экономики, имеющая высокий уровень переработки и нуждающаяся в высоких температурах, обеспечивающих работу технологических процессов [1 ‒ 3]. Это масштабная социотехническая система, в которой занято более 6 млн человек и дополнительно по всей цепочке поставок создано 40 млн косвенных рабочих мест [4]. Мировая выручка отрасли составляет около 2,5 трлн долларов (3 % мирового ВВП) [5]. Растущий показатель отдачи от масштабов производства приводит к тому, что большая часть чугуна и стали производится несколькими крупными игроками (странами) [6 ‒ 8].

По итогам 2023 г. по рейтингу World Steel Association Россия вошла в пятерку лидеров производителей стали с объемами производства 76 млн т (4 % от общемировой выплавки 1888 млн т), уступив позиции Китаю (54 %, 1019 млн т), Индии (7 %, 140 млн т), Японии (5 %, 87 млн т) и США (4 %, 81 млн т)¹. Доля экспорта продукции российской черной металлургии составила 40 % общего объема. Это, в основном, полуфабрикаты для производства глубокого передела (листа, проката и другой продукции).

Проблема изменения климата заставляет мировое сообщество стремиться к углеродной нейтральности и декарбонизации отраслей промышленности. Энерго- и углеродоемкий характер черной металлургии находится в фокусе внимания ученых разных стран (Китая [9; 10], Японии [11], Великобритании [12; 13], Тайланда [14], Швеции [15; 16], России [17 ‒ 20], Украины [21], Кореи [22] и др.).

В конце 2022 г. Правительством утверждена Стратегия развития металлургической промышленности Российской Федерации на период до 2030 г., в которой обозначена цель перехода к декарбонизации отрасли, включающая развитие низкоуглеродных технологий, модернизацию производственных мощностей, а также меры государственной поддержки разработки и внедрения прорывных технологий [23].

Как правило, продукция черной металлургии поставляется промышленным потребителям (машиностроению, металлообработке, строительной индустрии, железнодорожному транспорту и т. п.). Следовательно, декарбонизация металлургической отрасли имеет большой потенциал сокращения косвенных выбросов и в других секторах экономики [24].

Материал и методика исследования

Исследование базируется на общенаучной методологии с использованием методов научной абстракции, диалектического развития, абстрактной логики, сравнительного анализа и обобщения информации, полученной из различных отечественных и зарубежных изданий за последнее время.

Результаты исследования и их обсуждение

За последние четыре года в России принят ряд нормативных документов, регламентирующих снижение углеродоемкости продукции, рост энергосбережения и уменьшение воздействия на климат: Стратегия социально-экономического развития РФ с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 г.; федеральный закон «О проведении эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов в отдельных субъектах РФ»; постановление Правительства РФ от 24.03.2022 г. № 455 «Об утверждении Правил верификации результатов реализации климатических проектов», постановление Правительства РФ от 24.03.2022 г. № 449 «Об утверждении Правил оценки достижения целевых показателей сокращения выбросов парниковых газов…» и др.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 11.03.2023 г. № 373 был выпущен документ «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 21.09.2021 г. № 1587», согласно которому определены критерии проектов устойчивого (в том числе зеленого) развития для производителей стали:

– соответствие нижнему порогу индикатора удельных выбросов парниковых газов для различных переделов предприятий черной металлургии в соответствии со справочником наилучших доступных технологий;

– снижение фактических показателей загрязняющих выбросов и сбросов на 10 % и более;

– повышение ресурсо- и энергоэффективности на 10 % и более;

– наличие замкнутого цикла водооборота без сброса производственных сточных вод;

– производство углеродистой и высоколегированной стали;

– применение перспективных технологий;

– использование технологии улавливания и хранения парниковых газов (CCS).

На фоне актуализации карбоновой повестки в EVRAZ Group разработана стратегия декарбонизации, предусматривающая реализацию с 2020 по 2060 гг. в соответствии с целями краткосрочными (до 2027 г.); среднесрочными (на период с 2030 – 2045 гг.); долгосрочными (до 2060 г.).

На этапе реализации краткосрочных целевых установок рассматриваются инициативы, направленные на снижение выбросов СО₂ в рамках проектов повышения энергоэффективности. Программа заполнена на ближайшие два года. Далее установлен целевой уровень снижения выбросов на 1 % в год. План-график проработки мер по декарбонизации производства на ближайшую перспективу приведен на рис. 1.

На этапе реализации среднесрочных проектов рассматриваются инициативы, направленные на снижение содержания СО₂ в «промежуточных решениях». В настоящее время сформирован перечень технологий для проработки возможностей для внедрения в дивизионах «Урал» и «Сибирь» (использование синтез-газа, холодного брикетирования, замена агломерата окатышами и пр.).

В рамках реализации долгосрочного видения наиболее целесообразной является конфигурация электросталеплавильного производства и холодно-брикетированного железа (DRI) к 2050 г. Ключевые факторы для проработки решений следующие: технологическая доступность, объем инвестирования, уровень операционных затрат.

В АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат» (АО «ЕВРАЗ ЗСМК») уже реализован пилотный российский проект «Зеленые рельсы». Под «зелеными рельсами» понимают продукцию, на производство которой приходится в 4 раза меньше выбросов СО₂ по сравнению с доменно-конвертерной выплавкой стали. Углеродоемкость стали для проката рельсов составила около 0,5 т CO_2-экв. на т. Достижение низкого углеродного следа обеспечивается за счет электрометаллургического способа производства, использования возобновляемой энергетики и оптимальной технологии с увеличением доли металлолома в шихте.

Исследуются возможности внедрения инновационной технологии снижения углеродного следа за счет применения DRI, которое получают в результате прямого восстановления из железной руды (в виде кусков, окатышей или мелкой фракции) железа газом, который содержит элементарный углерод или водород. Схема технологического процесса холодного брикетирования представлена на рис. 2.

К основным преимуществам DRI относятся однородность химического состава; низкое содержание вредных примесей; энергоэффективный и экологически чистый процесс производства; отсутствие зависимости поставок от сезонности; легкость в транспортировке и использовании.

В целях повышения прозрачности и обоснованности принимаемых производственно-экологических решений выполняется расчет углеродоемкости производства и углеродного следа продукции: обрабатываются запросы от клиентов по стальной, ванадиевой и коксохимической продукции с предоставлением необходимой информации; идет работа над расчетом углеродного следа по цепочке поставок.

Менеджмент компании проводит работу с площадками Российского союза промышленников и предпринимателей и ассоциации «Русская сталь» для митигации рисков углеродного регулирования и транслирования позиции предприятий черной металлургии. Проведен отраслевой бенчмаркинг выбросов СО₂ по предприятиям ассоциации для создания единой расчетной методики оценки углеродоемкости производства стали для формирования позиции отраслевого сообщества относительно рисков для черной металлургии при введении механизма взимания платы на углерод.

Оценить положение компании на соответствие статусу регулируемой организации по Постановлению Правительства РФ № 355 от 14.03.2022 г. «О критериях отнесения юридических лиц и индивидуальных предпринимателей к регулируемым организациям» в связи с требованиями закона № 296-ФЗ от 02.07.2021 г. «Об ограничении выбросов парниковых газов» в настоящее время можно на сайте Государственной информационной системы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Калькулятор расчета выбросов CO₂ по предприятиям черной металлургии предусматривает заполнение показателей, приведенных в табл. 1.

В настоящее время в дивизионе «Сибирь» реализуется проект по автоматизации расчетов выбросов парниковых газов в целях подготовки обязательной отчетности и, особенно, CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism), а также идет работа по автоматизации сбора данных для расчетов выбросов Scope 3 (разрабатывается техническое задание и проводится инвестиционная оценка инициативы).

В дальнейшем полученный опыт будет транслироваться на предприятия Урала.

На предприятиях EVRAZ Group ответственно относятся к повестке снижения углеродного следа, в связи с чем, вопросы влияния на климат и устойчивое развитие компании отражаются в регулярно разрабатываемой документации:

– комплексном экологическом разрешении (с 2024 г. введено обязательное требование о включении информации по выбросам парниковых газов);

– обязательной государственной отчетности, заполняемой ежегодно через Государственную информационную систему в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности (с 01.01.2025 г. обязательство всех предприятий с выбросами свыше 50 тыс. т СО₂);

– отчете об импортируемых товарах и их выбросах за последний квартал CBAM, составляемом на ежеквартальной основе;

– годовой корпоративной отчетности по устойчивому развитию.

Российские компании разных видов деятельности в современных условиях разрабатывают климатические проекты. Примеры самых крупных из них по объему выпуска углеродных единиц приведены в табл. 2. Среди всех представленных в российском реестре углеродных единиц проектов металлургия представлена только бизнес-структурами алюминиевой компании «РУСАЛ». Ни одного проекта от компаний отрасли черной металлургии в реестре нет, но есть предложение углеродных единиц (у.е.) для металлургов (80 824 742 у.е. планируемых к выпуску по результатам реализации 31 климатического проекта).

Выводы

В качестве ключевых направлений декарбонизации черной металлургии исследованием определены:

1. Операционные методы декарбонизации, предусматривающие повышение операционной эффективности деятельности; рост энергоэффективности производственных процессов; снижение косвенных выбросов от производства сырья и комплектующих (Scope 3).

2. Переход к экологически чистым технологиям: DRI (Direct Reduced Iron – восстановление железа из руды или окатышей с использованием газов (СО, Н₂, NH₃) и твердого углерода); Green H₂ DRI-EAF – использование в качестве восстановителя железной руды экологически чистого водорода; CCUS (Carbon Capture, Use and Storage – технологии улавливания, хранения и использования углерода) и т. п.

3. Применение низкоуглеродных энергетических источников (природного газа; водорода; биотоплива; возобновимых ресурсов).

4. Внедрение принципов циркулярной экономики: повторное использование и утилизация материальных и вторичных энергетических ресурсов, переработка, переход на вторичное сырье (лом).

5. Оптимизация суммарной углеродоемкости портфеля активов (вывод за периметр компании углеродоемкого производства, создание карбоновых ферм, приобретение углеродных единиц).

При формировании инвестиционного портфеля компаниям следует обратить внимание на проекты, которые потенциально можно оформить как климатические при соблюдении условий критерия дополнительности.

Происходящие процессы декарбонизации на предприятиях черной металлургии позволяют повышать показатели энергоэффективности, обновлять технологию производства стали в электросталеплавильных дуговых печах, увеличивают использование вторичного металла, ведут к развитию водородных технологий, развивают технологии прямого улавливания СО₂. Реализация таких проектов предопределяет дальнейшее устойчивое развитие металлургической отрасли, динамику показателей эффективности, а также занимаемую нишу в конкурентной бизнес-среде.