钢铁需求仍在增长，尤其是在发展中世界。
再生废钢是低排放的钢铁来源，但目前大部分可用废钢已经被回收。
进一步优化废钢回收对于钢铁生产脱碳至关重要。
从桥梁、汽车到回形针，钢铁在我们的物质世界中无处不在。它是促成生活水平空前提高、推动人类进步的基础材料之一。然而，与其他排放密集型经济部门和材料类别一样，钢铁行业也需要脱碳，以应对气候挑战。钢铁作为一种材料的成功意味着，全球粗钢产量已超过19亿吨，但据估计，钢铁行业每年排放30亿吨二氧化碳（尽管与可能用于相同用途的大多数其他材料相比，其排放较低）。
钢铁可以由初级来源生产，即从自然界开采铁矿石并将其转化为纯铁；也可以由次级来源生产，即将废钢重新熔炼成新钢，或结合这两种来源生产。次级来源的废钢是指被丢弃的钢材，它们来自制造业废料，以及从建筑、基础设施、设备、车辆和产品中回收的钢材，这些物品在寿命终结时被弃置。
全球可用废钢的数量有限，受社会弃置废钢速度的制约。相比之下，铁矿石炼钢的供应量可以扩大，因为可以增加采矿活动，以满足不断增长的钢铁需求。
与生俱来的循环性
钢铁具有出色的循环利用特性。其他材料在寿命终结时往往会被降级回收，而在许多应用中，废钢可以反复重新炼成新钢，并保留原有性能。钢铁的磁性使其易于从混合废物流中分拣出来。
全球钢铁排放主要产生于使用初级来源铁矿石生产钢铁的过程中，因为通常会使用煤炭和天然气作为能源和还原剂。使用次级来源废钢炼钢主要消耗电力，排放量显著更低。事实上，使用清洁电力以次级来源废钢炼钢，可制成排放极低的循环材料。
随着世界向碳中和循环经济转型，这对钢铁而言是个积极信号：在用途重叠、但循环利用潜力和实现碳中和潜力较低的领域，钢铁将越来越受到青睐，取代其他材料。
全球钢铁需求旺盛
事实是，如今所有可能回收的废钢中，有很大一部分已经得到回收。废钢具有很高的内在价值，可以替代成本高昂且排放密集的铁矿石开采和炼钢过程。鉴于废钢作为炼钢原料的内在价值以及易于分拣的特点，我们估计，全球制造过程产生的废钢，以及寿命终结的建筑、基础设施、设备、车辆和产品中的钢材，目前有85%至90%被回收为废钢，用于生产新钢。
社会面临的挑战在于，钢铁需求远高于可用于炼制新钢的废钢供应量，据估计，废钢只能满足四分之一的钢铁需求。只有当世界拥有足够的建筑、基础设施、设备、车辆和产品，能够满足一个全面发展世界的需求时，我们才有望逐步淘汰以铁矿石为基础的钢铁生产，实现完全循环，并产生足够的废钢来满足需求。这需要时间：尽管许多成熟经济体的钢铁使用量已趋于平稳，但随着发展中世界的标准逐渐向发达世界看齐，其钢铁需求仍在强劲增长。全球也正处于向碳中和经济转型的过程中，这将加快更换世界各地的许多能源和制造业资产、基础设施及建筑。这将暂时推高包括钢铁在内的材料需求。
我们预测，按照当前的消费模式，即使考虑到材料效率大幅提升，全球粗钢需求仍将从2021年的19亿吨增至2050年每年超过26亿吨。尽管到2050年，寿命终结废钢在钢铁总产量中的占比将大幅提高，但预计仍只占全球钢铁产量的约44%。这不仅是钢铁面临的挑战，也是所有材料类别共同面临的挑战。
应对废钢挑战
尽管我们认识到，以废钢为基础的生产将在钢铁行业脱碳中发挥越来越大的作用，但着眼于2050年，我们需要重点推动以铁矿石为基础的钢铁生产脱碳，因为未来几十年它仍将是钢铁的主要来源。实现以铁矿石为基础的钢铁生产脱碳，需要前所未有的创新和投资。
在此背景下，我们还能采取哪些措施，利用废钢推动脱碳？还是必须等待数十年，等废钢供应逐渐增加，才能取代以铁矿石为基础的钢铁生产？答案是，许多事情今天就可以、也应该着手去做。
如前所述，据估计，废钢潜在供应量中约有85%至90%已经得到回收。这一回收水平很高，但鉴于废钢炼钢具有循环利用和碳中和方面的优势，我们应努力进一步提高回收率。改进废弃物管理系统，并创新废钢回收流程，有助于进一步提高回收水平。
如果在粗钢生产的关键环节——电弧炉中使用清洁电力，废钢炼钢的排放就会较低。不过，以废钢为基础的生产仍可采取进一步的脱碳措施，以消除所有剩余排放，包括在电弧炉中用生物源碳替代化石碳注入，以及在钢材轧制过程中用电气化加热或清洁氢替代天然气加热。
我们还需要扩大废钢炼钢在目前受限的一些钢铁应用领域中的使用。例如，为满足碰撞安全标准而生产汽车车身用高强度钢的制造商，可能不愿使用普通废钢炼钢，因为其化学成分规格要求严格，而目前的废钢炼钢无法保证符合这些要求。在此类情况下，应着力改进对不同废物流中废钢的分拣，以提高质量。此外，还应开发并鼓励对废钢进行预处理，以改善其化学成分。与此同时，从产品角度来看，应尽可能调整钢材应用的规格要求，以提高产品中可使用的废钢含量。
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钢铁行业面临着重大的脱碳挑战。尽管仅靠增加废钢使用量不足以实现到2050年钢铁行业碳中和，但优化废钢利用将是整体成功的关键。
