日、韓重要鋼廠CCUS技術發展策略與成效

T41 范乃妍 

鑒於日本製鐵與JFE已公開2024年綜合報告與可持續發展報告，T41針對日本製鐵、JFE鋼鐵及POSCO等亞洲領先的鋼鐵企業的CCUS現行實績與未來規劃進行比較分析，前述3家鋼廠的CCUS技術進展/應用/規劃如後(概要如表1)。

1.日本製鐵─3創新技術與多項CCUS之方式實現碳中和

• 透過「高爐氫還原」、「大型電爐的高級鋼製造」、「氫作還原鐵生產」等3項創新技術與CCUS技術多管齊下，日鐵之CCUS技術係在評估高爐減碳不會降至零的前提下開發。子公司日鐵工程已將化學吸收法ESCAP®商業化，原料氣可回收9%以上之高純度CO₂，熱量消耗降低40%以上，能源效率較高。
• 低濃度CO₂(10%以下)分離與捕集技術，日鐵與6所大學/研究機構共同開發以變壓吸附、解吸CO₂之PCP(Porous Coordination Polymer)。此外，日鐵更與大學/化工公司合作鋼化聯產項目「乙二胺四乙酸酯一步法合成聚碳酸酯二醇製程開發」，利用CO₂取代CO，以一次合成達高產量目標。
• 另在CO₂運輸與儲存上，則有多個示範計畫與合資計劃，較接近於商業模式的開發與嘗試。
• 目標2030年CO₂排放量比2013年減少30%，包含COURSE50商業化、建立高效生產系統。2050年之碳中和願景則透過包括CCUS等碳補償措施在內的多軌方式實現碳中和。

2.JFE鋼鐵─以碳循環高爐+CCU為中心的超革新技術開發

• 將CCS/CCU之設備增設納入氣候變遷議題，並主要以碳循環高爐發展CCU，利用甲烷化將高爐產生CO₂轉化為甲烷，此技術CO₂排放量比傳統高爐減少50%。與愛媛大學合作「煉鋼渣高速大批量碳化」的計畫，並在2024財年和2025財年進行試運行，將煉鋼過程中產生的CO₂固定於爐渣中。
• 與RITE合作，推動「利用CO₂合成甲醇的最佳系統的開發」的鋼化聯產研究和開發，預計於2025會計年度末完成全面的實際測試，並建立低成本CO₂分離和高效甲醇合成的最佳整體系統。目標是將大規模CCU製程與碳循環高爐等製程結合，實現商業化。
• 與國內外機構建立運儲與轉化示範，JFE宣稱2030年後將進入「創新階段」，與當地社區和石化綜合體企業合作，利用CCS固定CO₂，實現碳中和；近期預計在2025下半年度，與阿拉伯聯合大公國MSTEEL鋼廠、伊藤忠商事，以CCUS技術生產直接還原鐵。JFE更與中國電力、日本NGL等5家公司研究將CO₂透過海運，運往馬來西亞，接收/存儲CO₂之價值鏈所需的設施和成本；另JFE將與三菱氣體等公司合作，預計2026財年，在水島工業園區展示碳循環供應鏈，從煉鋼過程中產生的副產品氣體中生產甲醇，並從甲醇中生產塑膠原料丙烯。
• 經營願景為以多軌技術並行(碳循環高爐、氫氣煉鋼、電爐等)，至2050實現碳中和，並透過生產甲醇等基礎化學品降低CO₂排放。由其零碳鋼甘特圖顯示，副產氣體碳循環的CCU將約於2040年導入，CCS則約於2030年導入。

3.POSCO─將CCUS視為碳中和路線中「高度可行」的橋接技術

• POSCO設立「Low-Carbon CCUS Research Center」，短期目標為提高現有設施效率，轉向低碳燃料和原料，中期則是引入EAF和CCUS等高度可行之橋接技術，最終目標為專注氫基煉鐵，開發HyREX實現零碳鋼。
• 與韓國工業科學技術研究院共同執行官民合作CCU技術開發，該技術從高爐、轉爐和FINEX熔融爐產生的高溫氣體中分離並捕獲高純度CO₂，並將其注入煉焦爐，作為發電的熱源使用。2024年在浦項廠進行的示範驗證證實，將中純度CO₂(濃度65%~70%)的氣體注入煉焦爐具有可行性。此方法無需額外耗能提升氣體純度，且能使COG熱值提升近7%，具經濟效益。預計若平行展開製光陽廠，每年可減少32萬噸CO₂排放。
• 利用中純度CO₂氣體生產液態CO₂的商業化計畫正推進中。該技術將實現純度達99%的液態CO₂經濟高效生產，可擴展工業氣體產品組合，並以每生產20萬噸液態CO₂為單位，實現年減17萬噸CO₂排放量。
• 依據POSCO的2050碳中和進路圖，CCUS導入約落於2037年，屬於小規模導入，略早於日本製鐵與JFE；2050年進入規模化應用。

    綠色氫能、綠色電力、電爐等基礎設施導入為鋼鐵業2050碳中和的重要元素，然煤炭作為熱源之使用、確保工廠穩定操作仍為不可或缺，因此日鐵、JFE與POSCO之CCUS技術開發皆多元併進，積極與外界合作。此外，三家鋼廠CCUS成果雖豐碩，然CCUS本身為資本密集型，且現行成功案例亦為少數，三家鋼廠未在2030年之中程計畫即全面導入CCUS，亦值得再關注其動態。

表1. 三家鋼廠CCU/CCS技術進程規劃比較