全球鋼廠發展鋼化聯產現況與實例

撰稿人 T41彭子庭

一、前言

        鋼化聯產顧名思義為鋼鐵業與石化業為邁向淨零目標所展開的跨界合作，鋼鐵業中煉焦爐、轉爐與高爐等製程會產生大量副產氣體，包含一氧化碳（CO）與二氧化碳（CO₂）。透過氣體提純與轉化技術，這些氣體可用來合成甲烷（Methane,CH₄）、甲醇（Methanol）、甲酸、醋酸、乙二醇等多種化工原料。相對地，石化產業在傳統製程中亦需進行原料裂解反應產生CO與CO₂，方能合成各式下游產品。若能直接使用鋼廠副產氣作為原料，不僅可降低鋼鐵生產碳排放，亦有助於減少石化產業對化石資源的依賴。鋼化聯產不僅是技術整合的挑戰，更是促進產業鏈減碳與資源循環再利用的重要策略。以下將彙整全球鋼廠推動鋼化聯產的實例與發展現況，作為內部參考之用。

二、全球鋼廠鋼化聯產發展現況

（一）日本製鐵

(1)日本製鐵集團子公司新日鐵化學材料（NIPPON STEEL Chemical & Material Co., Ltd.）於
    2018年更名成立，專責化學與新材料業務。強調於煉鐵過程中產生的煤瀝青與焦爐氣中化學
    原料的有效再利用，實現資源不浪費與價值最大化。雖尚未見具體鋼化聯產的實績，但其在
    碳循環與副產品轉換領域擁有深厚技術基礎，具備未來延伸應用的潛力。

(2)自2019年起，日本製鐵與商船三井、JFE Steel、日立造船等九家企業組成「CCR研究會船舶
    碳循環工作小組」，推動以國內鋼廠產出的CO₂分離、回收後，與氫氣合成甲烷的「甲烷化
   （Methanation）」技術，供船舶作為低碳燃料使用，是鋼廠與航運業低碳供應鏈轉型的重要
    示範。

（二）JFE

(1)JFE於2022年7月受日本新能源和產業技術綜合開發機構（NEDO）的委託，於JFE廣島縣福山
    市西日本製造所開發甲醇合成設備，期有效利用CO₂合成甲醇，並考慮對外銷售。同年12月
    ，JFE 再度宣布向IHI株式會社採購全球最大規模的甲烷合成設備，該設備預計每日可回收24
    噸CO₂，並產生每小時 500 Nm³ 的甲烷。

(2)2025年3月，JFE與三菱天然氣化工、三菱化學宣布將合作於岡山縣倉敷市水島廠區啟動鋼鐵
    副產物氣體生產甲醇，並進一步將其用於生產塑膠的重要原料丙烯，預定2026年正式啟動，
    將鋼廠餘氣導入化工鏈。

（三）浦項製鐵（POSCO）

       韓國政府於2024年啟動「碳捕捉大型計畫」（CCU Mega Project），浦項製鐵被選為主要示範基地之一，目標是將煉鐵過程中產生的CO₂用於生產船舶環保燃料用低碳甲醇和合成氣。儘管目前仍面臨經濟可行性的挑戰，但韓國政府高度重視該計畫的戰略意涵，期望透過國內成功案例引領全球碳循環技術的市場趨勢。

（四）安賽樂米塔爾（ArcelorMittal）

(1)2018年由ArcelorMittal、荷蘭塔塔鋼鐵、陶氏化學（DOW）及研究機構合作推動的四年期
    試點Steel2Chemicals計畫，旨在探索將煉鋼過程中產生的副產氣體轉化為化工原料的可行性
    。該計畫以ArcelorMittal根特工廠為示範，透過費托合成（Fischer-Tropsch）技術，將含碳
    氣體與氫氣反應，製成可供化工廠使用的石腦油（Naphtha），進一步生產塑膠等產品。示
    範工廠運作近兩年已成功證明碳循環鏈的技術可行性，然而鋼廠廢氣中含有大量氮氣，影響轉
    化效率，且大規模建廠仍面臨技術、空間與經濟挑戰。儘管如此，此計畫提供了寶貴的實證數
    據與跨產業合作經驗。

(2)ArcelorMittal與日本積水化學工業（Sekisui Chemical）自2021年起在NEDO支持下，展開
    為期三年的「煉鋼循環碳 CCU 國際合作」。此計畫於ArcelorMittal位於西班牙阿斯圖里亞斯
    的鋼廠測試，以積水化學獨有的化學循環技術為核心，將煉鋼過程中產生的CO₂轉換為CO和
    氫氣混合的合成氣（Syngas），再次導入高爐取代傳統焦炭，構築鋼廠內部的碳循環系統。
    於2023年已有初步成果，CO₂轉換率達 90%，氫氣轉換率達 75%，皆優於原先設定CO₂大於
    85%與氫氣大於60%的目標。後續雙方計畫進行長期與高效反應測試，進一步評估技術放大
    與商業化的可能性，目標是在2030年度實現該技術的商業化。

(3)ArcelorMittal與碳回收技術公司LanzaTech合作，採用LanzaTech專利生物循環技術，將
    ArcelorMittal 比利時根特工廠的高爐所排放的富碳氣體轉化為乙醇，預計每年可生產8000萬
   公升，約占比利時目前需求的一半。此乙醇可直接用於燃料市場，也可進一步提純或轉化為包
   裝材料、服裝，甚至化妝品香料等消費品原料。

（五）蒂森克虜伯（Thyssenkrupp）

       蒂森克虜伯參與2016年由德國聯邦教育與研究部（BMBF）資助並結合企業和研究機構組成的Carbon2Chem®計畫，以捕捉和利用各種工業製程中的CO和CO₂，轉化為化學原料如甲醇、氨與高價化學品。該計畫分為三個階段，第一階段（2016~2020年）專注於開發和研究合適的製程和技術，並在杜伊斯堡建立測試中心，該中心與蒂森克虜伯系統相連。第二階段（2020~2024年）進行長期試驗，並在工業規模上擴大和整合這些技術。目前正在籌備第三階段（2025~2028年）將先前研究成果應用於各個工業領域，旨在透過在實際應用中驗證解決方案來應對不斷變化的條件。

表一、全球鋼化聯產實例彙整

三、結論

       鋼化聯產是鋼鐵業實現脫碳與資源高值化的重要策略，不僅強化鋼鐵與石化產業之間的橫向整合，也推動了跨產業碳循環技術的發展與商業模式創新。當前全球鋼化聯產實例顯示，鋼廠在推動碳循環與資源價值最大化的過程中，已不再局限於與化工企業合作，亦積極拓展至能源、航運等多元領域，形塑跨產業碳利用的創新生態系。儘管在技術成熟度、經濟性與法規支持等方面仍面臨挑戰，這些示範計畫已為未來鋼化聯產的大規模應用奠定關鍵基礎。

       展望未來，鋼化聯產不僅是鋼鐵業的減碳選項，更有機會成為全球產業鏈邁向淨零碳排的新動能。中鋼除強化與化工廠既有合作基礎之餘，亦可參考國際案例進一步拓展與能源公司、物流船運業等策略合作，搶先布局未來碳中和及循環經濟所需之產業鏈整合機會。

四、參考資料

• 日本製鐵等9家企業著手推動二氧化碳再利用之船舶用燃料實用化，材料世界網，2020。
• NIPPON STEEL Chemical & Material Co., Ltd.
• IHI Group to Contribute Further to Carbon Dioxide Recycling from Exhaust Gases through New JFE Steel Order for World’s Largest Methanation Unit
• JFE、製鉄の排出CO₂有効利用へ現場試験　千葉と広島で
• Japan’s MGC, JFE to recycle CO₂ to produce methanol
• 韓國擬進行碳捕集與利用超大型項目
• S2C – Steel2Chemicals
• Steel2Chemicals
• SEKISUI CHEMICAL begins survey on scale-up of chemical looping technology for CO₂ to CO conversion and the suitability of demonstration requirements for application to CCU
• ArcelorMittal and LanzaTech Announce Ethanol Production Milestone and Shipment of First Barge from Flagship Steelanol Facility in Belgium
• Thyssenkrupp Carbon2Chem®: Carbon Capture, Storage and Utilization