《巴黎气候变化协定》旨在将全球变暖幅度控制在比工业化前水平高出1.5摄氏度以内，以减少洪水、干旱、野火等极端天气事件的发生频率和严重程度。实现这一目标需大幅削减全球各经济部门的二氧化碳(CO₂)排放，然而工业部门成为主要障碍，该部门约占全球能源和工艺相关二氧化碳排放量的25%，其中钢铁行业更是工业领域最大的二氧化碳排放源。

目前，钢铁生产高度依赖化石燃料(煤炭或天然气)获取热量，将铁矿石转化为铁并使钢材坚固。炼钢可通过碳捕获技术、使用低碳或零碳燃料以及增加再生钢使用等多种方法实现脱碳。《清洁生产杂志》上的一项新研究对不同钢铁脱碳策略的可行性进行了系统探讨。

当前，钢铁脱碳的战略菜单涵盖提高能源效率、转换燃料和技术、增加废钢使用量以及减少需求等方面。麻省理工学院、伊利诺伊大学香槟分校和埃克森美孚技术与工程公司的研究人员借助麻省理工学院经济预测与政策分析模型(该模型为涵盖多部门、多地区的世界经济模型)，评估了用电弧炉(EAF)以及废钢或“直接还原铁”(DRI)取代燃煤生产工艺的脱碳潜力。其中，DRI的燃料为天然气(采用碳捕获和封存技术，即NG CCS DRI - EAF)或氢气(采用氢气DRI - EAF)。

研究结果显示，在与1.5摄氏度气候目标相一致的全球气候缓解情景下，只要技术成本足够低，能够实现大规模部署，这些先进的炼钢技术有望在2050年助力钢铁行业实现深度脱碳。

成本上升有助于用电力和天然气替代煤炭，增加废钢利用并减少需求，进而使排放量相对于当前水平减少50%以上。若技术成本降低，天然气CCS直接还原铁电弧炉(DRI - EAF)或氢气直接还原铁电弧炉(H₂ DRI - EAF)大规模部署将成为可能，排放量可减少高达75%。

即便不采用这些先进技术，钢铁行业也可利用现有炼钢技术大幅降低二氧化碳排放强度(每单位产量释放的二氧化碳量)，主要途径是用天然气和电力(尤其是由可再生能源产生的电力)替代煤炭、使用更多废钢以及实施能源效率措施。

该研究的指导作者、麻省理工学院可持续发展科学与战略中心(MIT CS3)副主任兼麻省理工学院能源计划(MITEI)高级研究员Sergey Paltsev表示：“钢铁行业需结合多种策略才能在本世纪中叶大幅减少排放，包括增加回收利用。但投资降低氢能途径的成本以及碳捕获和封存技术，将使该行业实现更深层次的减排。”

更多信息：Angelo Gurgel 等，《先进炼钢技术在全球气候变化缓解情景中的作用》，《清洁生产杂志》(2025 年)。