Việc giảm khí phát thải của các nhà máy thép Trung Quốc tốn kém thế nào?

Trung Quốc đặt tham vọng sẽ đạt mức phát thải CO2 đỉnh điểm trước năm 2030 và đạt mức trung hoà CO2 trước năm 2060, giảm cường độ phát thải (lượng khí thải phát ra trên một đơn vị sản lượng kinh tế) hơn 65%.

Điều này thúc đẩy các nhà máy sản xuất thép lớn nhất Trung Quốc vạch ra lộ trình sản xuất "xanh" hơn. Bằng chứng là các nhà máy này ngày càng quan tâm đến việc phát triển các nhà máy hiện đại hơn với lượng phát thải thấp, sử dụng khí hydro hoặc khí gas tự nhiên. Bên cạnh đó, công nghệ sắt hoàn nguyên trực tiếp (direct reduced iron- DRI) cũng sẽ phổ biến hơn.

Nhưng chi phí giảm thiểu carbon được cho là rất lớn và còn nhiều thách thức. Bên cạnh đó, việc thay thế các lò cao truyền thống, vốn đang phổ biến tại Trung Quốc, bằng các lò luyện thép công nghệ mới dự kiến sẽ mất nhiều thời gian.

Theo tính toán của S&P Global Commodity Insights, trong giai đoạn 2021-2025, sản lượng thép được sản xuất bằng lò hồ quang điện sử dụng công nghệ DRI với lượng phát thải khí carbon rất thấp của Trung Quốc có thể đạt ít nhất 8,2 triệu tấn/năm. Trong đó, Baosteel và Hebei Iron & Steel Group là hai công ty tiên phong cho xu hướng này.

Baosteel là công ty con của Tập đoàn Baowu, nhà sản xuất thép lớn nhất thế giới, trong khi Hebei Iron & Steel đứng thứ ba.

Tuy vậy, các nhà máy DRI dùng khí hydro vẫn ở quy mô sản xuất tương đối nhỏ hơn.

Theo Baosteel, công nghệ sử dụng hydro tinh khiết tại nhà máy DRI vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm ở Trung Quốc. Công ty đặt mục tiêu tăng tỷ lệ sử dụng khí hydro tại nhà máy DRI lên 80% -90% vào năm 2030.

Hiện tại cả Baosteel và Hebei Iron & Steel vẫn đang sử dụng kết hợp hydro, khí gas tự nhiên và khí lò cốc.

Baosteel đặt mục tiêu giảm lượng khí thải carbon xuống 30% so với mức của năm 2020 vào năm 2027, trong khi Baowu cũng đang đặt mục tiêu tương tự vào năm 2035. 

Baosteel tiếp tục đẩy mạnh mục tiêu giảm carbon của mình bằng cách lên kế hoạch từ nay đến năm 2030 sẽ lắp đặt dây chuyền sản xuất thân vỏ ô tô không có carbon ngay từ khâu nguyên liệu thô cho đến thành phẩm hoàn chỉnh bằng lò hồ quang điện sử dụng công nghệ DRI.

Mặc dù vậy, các chuyên gia cho rằng về ngắn hạn Baosteel và công ty mẹ Baowu Group sẽ vẫn phải phụ thuộc vào công nghệ CCUS ( thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon) để giảm thiểu phát thải. 

Hiện tại sản lượng thép từ các lò cao của Baowu chiếm tới 93,5% trong khi từ lò hồ quang điện chỉ chiếm 6,5% tỷ trọng. 

Không chỉ riêng mình Baowu, tỷ trọng thép được sản xuất bằng công lò hồ quang điện tại Trung Quốc vẫn còn khiêm tốn với chỉ 200 triệu tấn/năm trong khi sản lượng từ lò cao lên tới 1 tỷ tấn.

Áp dụng công nghệ mới để giảm khí phát thải sẽ rất tốn kém

Thép không có carbon đề cập đến việc sản xuất một tấn thép thải ra ít hơn 0,5 tấn CO2, có nghĩa là sản xuất thép tại các lò cao sẽ cần phải cắt giảm lượng khí thải carbon hơn 80% để đáp ứng các tiêu chuẩn thép không có carbon. 

Hiện tại, sản xuất 1 tấn thép tại lò cao sẽ phát thải khoảng 2 triệu tấn khí carbon, trong khi tại lò hồ quang điện sử dụng nguyên liệu là thép phế liệu sẽ phát thải 0,8 tấn khí carbon cho 1 tấn thép thành phẩm. 

Lò đốt sinh khối hoặc lò sử dụng điện “sạch” (điện không phát thải carbon) và công nghệ CCUS có thể giảm gần 80% lượng khí thải trong sản xuất gang. 

Lò đốt sinh khối là một công nghệ đốt khí sinh học (CO; H2; CH4,..) được tạo ra bởi quá trình phản ứng nhiệt phân trong môi trường yếm khí của các nguyên liệu sinh khối như gỗ, trấu, phụ phẩm nông nghiệp,…

Tuy nhiên, chi phí sản xuất thép sẽ tăng mạnh nếu các công ty đầu tư vào các công nghệ giúp giảm thiểu khí phát thải. Theo đó, việc luyện thép tại các nhà máy có công nghệ DRI, sử dụng khí hydro có thể giảm gần như 100% khí thải, tuy nhiên chi phí sẽ cao hơn tới 425 USD/tấn so với công nghệ sản xuất thép truyền thống.

Đối với nhà máy DRI sử dụng điện “sạch” kết hợp công nghệ CCUS có thể giảm gần như hoàn toàn khí CO2 như chi phí cũng cao hơn 400 USD/tấn so với bình thường.

Một số chuyên gia cho rằng các công nghệ luyện thép cắt giảm khí CO2 hiện vẫn còn quá sơ khai và chưa thể nhân rộng ít nhất là trước năm 2030.

Kiểm soát sản lượng thép vẫn là phương án tối ưu

Việc nâng cấp ngành sản xuất Trung Quốc đòi hỏi nhiều sản phẩm thép chất lượng cao hơn. Điều này đồng nghĩa việc luyện thép trở nên phức tạp hơn kéo theo lượng khí phát thải cũng sẽ nhiều hơn. 

Năm ngoái, Trung Quốc đã đưa ra các biện pháp cắt giảm sản lượng thép, một giải pháp ngắn hạn nhưng hiệu quả để kiểm soát khí thải.

Việc cắt giảm sản lượng thép sẽ ngăn chặn lượng khí thải carbon của ngành này tăng trở lại, đồng thời thúc đẩy phát triển các sản phẩm thép cao cấp.

Trong khi đó, quá trình đô thị hóa của Trung Quốc gần như đạt đến mức bão hòa và nhu cầu thép đã giảm xuống. Điều này có thể hỗ trợ nỗ lực giảm sản lượng thép của Trung Quốc. Một số chuyên gia dự báo ​​sản lượng thép thô của Trung Quốc sẽ dao động quanh mức 900 triệu tấn/năm - 1 tỷ tấn/năm trong vài năm tới, trước khi sản lượng bắt đầu đi xuống.

Trước khi bất kỳ công nghệ giảm phát thải khí carbon nào đạt đến quy mô lớn giúp chi phí rẻ hơn, thì việc kiểm soát sản lượng thép của Trung Quốc có thể là cách hiệu quả duy nhất để kiềm chế lượng khí thải carbon.