기존 용광로에 대한 새로운 적응으로 제강 배출량을 88%까지 줄일 수 있습니다. 닫은

버밍엄 대학(University of Birmingham)의 연구원들은 철강 산업의 CO2 배출량을 거의 90%까지 줄일 수 있는 기존 용광로에 대한 새로운 적응을 설계했습니다. 이러한 감소는 현재 용광로 기본 산소로 시스템에서 일반적으로 사용되는 코크스의 90%를 대체할 수 있고 부산물로 산소를 생성할 수 있는 폐쇄 루프 탄소 재활용 시스템을 통해 달성됩니다.

버밍엄 대학교 화학공학부의 Yulong Ding 교수와 Harriet Kildahl 박사가 고안한 이 시스템은 Journal of Cleaner Production에 게재된 공개 논문에 자세히 설명되어 있습니다. 영국에서만 시행된다면, 이 시스템은 5년 안에 12억 8천만 파운드의 비용 절감을 제공하는 동시에 영국 전체 배출량을 2.9%까지 줄일 수 있습니다.

우리는 여기에서 비용 효과적인 탈탄소화를 위한 열화학적 이산화탄소(CO2) 분해 사이클과 기존 용광로-순산소로(BF-BOF) 철강 제조 간의 부문 결합에 대한 첫 번째 원리 연구를 제시합니다. 이중 페로브스카이트인 Ba2Ca0.66Nb0.34FeO6는 낮은 반응 온도, 높은 일산화탄소(CO) 수율 및 CO에 대한 100% 선택성으로 인해 실행 가능한 후보인 CO2의 열화학적 분해를 위해 제안되었습니다.

TC 사이클에 의해 생성된 CO는 고로(BF)에서 철광석을 금속철로 환원하기 위해 고가의 야금 코크스를 대체합니다. BF에서 생산된 CO2는 TC 사이클에서 더 많은 CO를 생산하는 데 사용됩니다. 따라서 폐쇄형 탄소 루프가 생성되어 철강 생산과 온실가스 배출을 분리할 수 있습니다.

영국 BF-BOF에서 이 시스템 구현에 대한 기술 경제적 분석은 철강 부문 배출량을 88%까지 줄이는 동시에 비용 절감을 통해 세계 시장에서 영국 철강의 비용 경쟁력을 높일 수 있습니다.

1톤의 용강을 생산하는 데 필요한 질량 흐름을 갖춘 TC-BF-BOF 시스템. Kildahlet al.

철강 부문의 탈탄소화를 위한 현재 제안은 기존 공장을 단계적으로 폐지하고 재생 가능한 전기로 구동되는 전기로를 도입하는 것입니다. 그러나 전기로 공장을 건설하는 데 10억 파운드가 넘는 비용이 들 수 있으므로 파리 기후 협약을 충족하기 위해 남은 기간 동안 이러한 전환은 경제적으로 실행 불가능합니다. 우리가 제안하는 시스템은 기존 공장에 개조할 수 있어 좌초 자산의 위험을 줄이고 CO2 감소와 비용 절감을 모두 즉시 확인할 수 있습니다.

세계 철강의 대부분은 철광석에서 철을 생산하는 용광로와 철을 강철로 바꾸는 염기성 산소로를 통해 생산됩니다.

이 공정은 본질적으로 탄소 집약적입니다. 코크스 오븐에서 석탄을 분해 증류하여 생성된 야금 코크스를 사용합니다. 이 코크스는 열풍 폭발의 산소와 반응하여 일산화탄소를 생성합니다. 이는 용광로의 철광석과 반응하여 CO2를 생성합니다. 용광로의 상단 가스에는 주로 질소, CO 및 CO2가 포함되어 있으며, 이는 용광로에 불어지기 전에 뜨거운 난로에서 공기 분사 온도를 최대 1200~1350°C까지 높이기 위해 연소되고 CO2 및 N2(NOx도 포함)와 함께 사용됩니다. 환경으로 방출됩니다.

새로운 재활용 시스템은 상부 가스에서 CO2를 포집하고 페로브스카이트 결정질 광물 격자를 사용하여 이를 CO로 감소시킵니다. 재생 에너지원으로 전력을 공급받거나 용광로에 연결된 열 교환기를 사용하여 생성될 수 있는 온도 범위(700~800°C) 내에서 반응이 일어나기 때문에 재료가 선택되었습니다.

CO2 농도가 높으면 페로브스카이트는 CO2를 산소로 분리하여 격자에 흡수되고, CO는 용광로로 다시 공급됩니다. 페로브스카이트는 저산소 환경에서 일어나는 화학반응을 통해 원래의 형태로 재생될 수 있다. 생산된 산소는 기본 산소로에서 강철을 생산하는 데 사용될 수 있습니다.

철강 제조는 모든 기반 산업 부문 중 가장 큰 CO2 배출원으로, 전 세계 배출량의 9%를 차지합니다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면 지구 온난화를 1.5°C로 제한하려면 2050년까지 배출량을 90% 줄여야 합니다.