Снижение углеродного следа является стратегической задачей металлургического сектора. Ограниченные возможности перевода сталеплавильных мощностей на электропечи и DRI побуждают металлургов модернизировать существующие мощности по маршруту «доменная печь - конвертер». Наиболее кардинальными путями сокращения выбросов являются технология улавливания и хранения углерода (CCS - carbon capture and storage) и технология использования водорода.

Для снижения углеродного следа в процессе выплавки стали за счет применения водорода требуется водород с низким углеродным следом. Для производства водорода требуется большое количество энергии. Один из способов получения энергии – сжигание газа или угля, в результате которого образуется большой объем CO2, что относит данный водород к статусу «серого». Внедрение технологии CCS в производство водорода позволяет снизить выбросы CO2. Растущий интерес к производству низкоуглеродистого водорода привел к разработке почти 50 проектов по улавливанию CO2 в процессах, связанных с водородом. В конце 2021 года был реализован проект с применением технологии CCS в Новой Зеландии Poukai Hydrogen Production, в 2022 году планируется произвести 180 тыс. тонн «зелёного» водорода.

По состоянию на сентябрь 2021 года в мире насчитывалось 27 действующих объектов CCS совокупной мощностью улавливания 36,6 млн. тонн в год CO2, еще 112,8 млн. тонн в год на различных стадиях реализации (инвестиционная оценка, инженерное проектирование, строительство).  По итогам 2021 года был добавлен 71 проект CCS. На сегодняшний день, по технологии CCS хранится 260 млн. тонн CO2.

Основная сложность реализации проектов CCS – высокая стоимость: например, инвестиции в проект «Northern Lights» в Норвегии оцениваются в $675 млн. Первая фаза проекта «Northern Lights» будет обладать мощностью 1,5 млн. тонн CO2 в год, выбросы из промышленных зон будут транспортироваться в жидком виде для хранения на глубине 2500 метров ниже дна Северного моря.

Рисунок: Оценка глобальных ресурсов хранения CO2 (гигатонн) по всему миру. CCS Institute.

Какие участки пригодны для захоронения CO2? Во-первых, глубина захоронения должна быть более 1 километра. Во-вторых, тип породы должен быть пористый и обладать высокими характеристиками проницаемости. На рисунке показан потенциал захоронения CO2 мире. Стоит отметить, что оценка пригодности участков для захоронения CO2 продолжается. Наиболее пригодными для захоронения являются газовые и нефтяные месторождения. Основные способы транспортировки уловленного CO2 до места его захоронения: трубопроводный, наземный и морской транспорт.

В одном из своих сценариев Международное Энергетическое Агентство допускает, что технология CCS позволит к 2050 году снизить глобальные выбросы на 15%. Это потребует открытия около 2000 проектов, потребность в инвестициях составит $650-1300 млрд., в зависимости от темпов снижения затрат на внедрение технологии CCS.

Emirates Steel Industries стала первой металлургической компанией, которая реализовала проект с технологией CCS. Объем первоначальных инвестиций в проект составил $15 млрд., стоит отметить, что финансирование было обеспечено правительством Абу-Даби. Расстояние между точкой улавливания CO2 и его захоронением составляет 43 км. Производственная мощность установки составляет 0,8 млн. тонн CO2 в год. К 2030 году планируется расширение мощностей по улавливанию CO2 до 5 млн. тонн в год. Уловленный CO2 транспортируется по трубопроводам и закачивается в нефтеносные породы в рамках процесса повышения нефтеотдачи. Было доказано, что давление выталкивает больше нефти из нефтяного месторождения и увеличивает добычу на 10%.

В США сеть трубопроводной транспортировки CO2 развита значительно лучше, в сравнении с другими странами. IPS Holding планирует построить два новых завода по производству стали в Огайо и Мичигане, каждый из которых будет производить 4,5–5 млн. тонн в год стали и 8 млн. тонн CO2 в год (переработанного для транспортировки по трубопроводу). Уловленный CO2 будет использован для целей повышения нефтеотдачи пластов.

Мировой опыт показывает, что для реализации проектов CCS необходимо создание консорциума представителей крупного бизнеса. Сложность применения данной технологии в металлургическом производстве по маршруту «доменная печь-конвертер» вызвана большими объемами образования отходящих газов и относительно низким содержанием в них собственно углекислого газа – в конвертерном и доменном газе доля CO2 составляет лишь 13-16% и 12-22% соответственно.

По нашим оценкам, полномасштабное внедрение технологии CCS у российских металлургов в краткосрочной перспективе (до 2030 года) маловероятно ввиду высоких инвестиционных затрат, отсутствия готовой инфраструктуры (трубопроводов) для транспортировки CO2 к месту его захоронения. Отсутствие нормативно-правовой базы – еще один барьер на пути внедрения данной технологии, а именно процесс установления ответственности за утечку захороненного CO2 в атмосферу.  Для реализации данных проектов крупному бизнесу необходимо объединяться – в случае коллективного участия представителей металлургии, ТЭК, прочих видов промышленности, выбрасывающих значительные объемы CO2, может быть достигнут высокий синергетический эффект. Считаем, что по мере развития проектов за рубежом, стоимость их реализации будет снижаться. Магнитогорский МК рассматривает возможность внедрения данной технологии, с последующим хранением на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении: расстояние между объектами 350 км, транспортировка СО2 будет осуществляться по трубопроводу. По данным компании Газпром, годовой потенциал захоронения данного месторождения 50 млн. тонн CO2 в год, общий потенциал захоронения – 5 млрд. тонн. Для металлургов, которые расположены в европейской части России возможен вариант применения технологии улавливания углерода с последующим применением (CCUS - carbon capture utilization and storage). Уловленный углерод используется для производства биоэтанола, который потребляется на нефтеперерабатывающем заводе, для повышения качества топлива.

К 2050 году технология CCS может внести вклад в декарбонизацию промышленного сектора. Однако, снижение глобальных выбросов на 15% за счет ее внедрения выглядит маловероятным. Полномасштабное внедрение технологии требует большого числа компаний, обладающих компетенциями в данной области. Для реализации проектов требуется оборудование: тысячи километров трубопроводов, десятки тысяч компрессоров, насосов и систем управления и прочего наукоемкого оборудования. Допускаем, что ресурсная база для таких проектов будет создана к 2040-2050 годам.  Ключевой драйвер мирового развития технологии CCS – стоимость 1 тонны CO2, в случае если в период 2025-2030 годов цена тонны углерода будет ниже $80-100 – развитие большинства проектов приостановится. При цене тонны CO2 ниже $80, внедрение технологии CCS для большинства производителей нерентабельно, промышленному предприятию будет дешевле платить налог на выброшенный CO2 в атмосферу.