Sắt và thép là những vật liệu nền tảng của nền văn minh hiện đại, nhưng quy trình sản xuất của chúng lại là một trong những nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu. Chiếm tới 7-9% tổng lượng phát thải carbon toàn cầu, ngành công nghiệp thép đang đứng trước áp lực phải chuyển mình mạnh mẽ. Để giải quyết thách thức này, các công nghệ khử carbon đã ra đời, hứa hẹn một tương lai của ngành thép xanh và bền vững.
Quy trình sản xuất thép truyền thống sử dụng lò cao (Blast Furnace) để luyện quặng sắt. Trong quá trình này, than cốc (coke) được dùng làm chất khử, phản ứng với quặng sắt để tạo ra sắt lỏng. Phản ứng này thải ra một lượng lớn khí CO2. Do đó, việc sản xuất thép gắn liền với việc phát thải carbon, tạo ra một bài toán khó cho nỗ lực chống biến đổi khí hậu của toàn cầu.
Để giải quyết vấn đề trên, các nhà khoa học và kỹ sư đã phát triển một số công nghệ chính:
Sử dụng hydrogen xanh: Đây được xem là công nghệ hứa hẹn nhất. Thay vì dùng than cốc, hydrogen xanh (được sản xuất bằng năng nghệ tái tạo) được sử dụng làm chất khử trong lò phản ứng. Sản phẩm phụ của quá trình này không phải là CO2 mà là hơi nước, loại bỏ hoàn toàn lượng khí thải carbon từ công đoạn luyện quặng.
Thu hồi và lưu trữ carbon (CCS): Công nghệ này tập trung vào việc thu giữ khí CO2 phát ra từ các nhà máy sản xuất thép truyền thống. Khí thải được thu hồi, sau đó nén lại và bơm xuống các tầng địa chất sâu dưới lòng đất hoặc dưới đáy biển để lưu trữ vĩnh viễn.
Tái chế thép: Việc tái chế thép từ phế liệu không chỉ giảm nhu cầu về quặng sắt mà còn yêu cầu ít năng lượng hơn rất nhiều so với sản xuất thép mới. Tái chế thép bằng lò hồ quang điện (Electric Arc Furnace - EAF) có lượng phát thải carbon thấp hơn đáng kể so với lò cao truyền thống.
Việc tái chế thép từ phế liệu không chỉ giảm nhu cầu về quặng sắt mà còn yêu cầu ít năng lượng hơn. Ảnh: Internet
Chi phí đầu tư cao: Việc xây dựng các nhà máy thép mới sử dụng hydrogen hoặc lắp đặt hệ thống CCS đòi hỏi một khoản đầu tư khổng lồ, là rào cản lớn đối với nhiều doanh nghiệp.
Nguồn cung hydrogen xanh: Hiện tại, nguồn cung hydrogen xanh trên toàn cầu còn hạn chế và giá thành cao. Để áp dụng công nghệ này trên quy mô lớn, cần có sự phát triển mạnh mẽ hơn về hạ tầng sản xuất và vận chuyển hydrogen.
Hạ tầng lưu trữ: Công nghệ CCS đòi hỏi một hệ thống phức tạp để thu hồi, vận chuyển và lưu trữ CO2, với rủi ro tiềm ẩn về rò rỉ khí thải trong quá trình lưu trữ.
Ngành công nghiệp thép đang ở một bước ngoặt lịch sử. Mặc dù các thách thức còn rất lớn, nhưng cam kết của các quốc gia về mục tiêu phát thải ròng bằng 0 (Net-zero) và việc áp dụng các cơ chế thuế carbon sẽ thúc đẩy sự thay đổi. Tương lai sẽ là sự chuyển đổi dần dần, bắt đầu từ việc áp dụng các công nghệ lai (hybrid) kết hợp cả hydrogen và khí tự nhiên, trước khi tiến tới một quy trình sản xuất thép hoàn toàn không carbon.
Rủi ro tiềm ẩn về rò rỉ khí thải trong quá trình lưu trữ. Ảnh: Internet
Kết luận
Công nghệ khử carbon là chìa khóa để ngành công nghiệp thép tồn tại và phát triển trong một thế giới quan tâm hơn đến môi trường. Mặc dù việc chuyển đổi sẽ tốn kém và mất nhiều thời gian, nhưng đây là con đường duy nhất để ngành thép giữ vững vai trò của mình trong nền kinh tế toàn cầu mà không gây tổn hại đến hành tinh.