不同低碳技术演进路径下全球钢铁厂2020至2050年间累积二氧化碳排放。

　　本报讯 钢铁行业二氧化碳排放量约占全球工业排放总量的25%，是全球工业部门中碳排放最高的行业。目前钢铁行业排放主要来自于长流程炼钢工艺，其工序繁复，涉及多个排放环节，减排技术尚不成熟。因此，钢铁行业是公认的最难减排部门之一，其排放特征及减排路径是碳中和研究领域高度关注的前沿问题。
　　面向这一重大前沿问题，清华大学地学系关大博教授课题组、同丹助理教授课题组和张强教授课题组开展合作研究，基于自主研发的全球钢铁行业设施级别碳排放数据库，详细剖析了全球钢铁行业碳排放特征，构建了全球钢铁行业逐厂级脱碳策略，提出了高度差异化的全球钢铁行业碳中和路径。研究成果分别以“全球钢铁厂二氧化碳排放与碳中和路径”和“全球钢铁行业工厂级脱碳策略”为题，于9月20日以背靠背论文形式分别在《自然》（Nature）和《自然·气候变化》（Nature Climate Change）期刊上在线发表。
　　团队自主研发了包含10000多个设施的全球钢铁行业碳排放数据库，将全球钢铁排放表征能力从区域和行业尺度提升到单个设施和工序尺度。在此基础上，研究发现全球不同国家的钢铁行业设施在规模、技术、服役年限和碳排放方面存在巨大差异。
　　从生产工艺角度分析，燃煤高炉-氧气顶吹转炉长流程工艺的二氧化碳排放量占全球钢铁行业碳排放总量的70%以上，这一工艺流程的低碳转型是实现全球钢铁行业碳中和的关键。
　　在排放特征精细分析基础上，研究设计出碳排放强度和服役年限-产能比两个靶向指标，分别从减排潜力和经济性两方面出发识别长流程钢铁厂的脱碳优先序。针对长流程钢铁厂设计包括过剩产能淘汰、能效提升和短流程改造等多种脱碳方式，对逐个钢铁厂的脱碳潜力和成本效益进行了精细化评估，揭示出全球和重点区域兼顾减排“量”与“效”的厂级脱碳策略。
　　研究发现，发展中国家钢铁厂平均能耗较高，采用碳排放强度指标确定脱碳优先序可实现更高减排潜力；而发达国家钢铁厂平均服役年限较长，采用服役年限-产能比指标则更有效。在上述分析基础上，研究综合服役年限-产能比和碳排放强度两个靶向指标，团队提出了成本效益最高的全球钢铁行业厂级脱碳策略。
　　研究提出，及早推广低碳和零碳技术是实现全球钢铁工业深度减排的关键。
　　研究创新构建了全球钢铁行业设施级别碳排放数据库，并在此基础上提出了全球钢铁工业逐厂级脱碳策略与碳中和路径。研究成果表明开展“一厂一策”靶向治理是实现全球钢铁行业低碳转型的关键，为下一步制定全球钢铁行业减排路线图提供了重要科学依据。研究建立的钢铁行业高分辨率排放数据库可为开展全球钢铁行业碳排放核算、减排技术潜力评估、减排成本效益分析等相关研究工作提供数据基础。
　　关大博和同丹分别为两篇论文的通讯作者，地学系博士生雷天扬和徐若翀分别为两篇论文的第一作者。 （地学系）