钢铁行业是全球二氧化碳排放的主要来源，约占总量的11%。解决这一行业的问题，对于实现气候目标至关重要。
第一移动者联盟通过近零排放钢铁挑战等举措，正在推动创新，并到2030年为脱碳钢铁产品创造市场需求。
若干开创性技术，例如基于氢的矿石直接还原、电解法和先进的熔炉技术，有可能降低钢铁生产的排放。
如果世界要实现其气候目标，脱碳钢铁行业是一项必须克服的关键挑战。钢铁生产约占全球二氧化碳（CO2）排放的11%，使其成为污染最严重的行业之一，也是“第一移动者联盟”重点关注的高排放领域。第一移动者联盟，这是一项旨在汇聚全球部分污染最严重行业对近零排放产品和服务需求的倡议。
该联盟的使命是通过展示对高度脱碳产品的可信需求信号，推动投资，并加速实现制造这些产品所需的突破性技术的规模化应用。
但这些创新技术如何被发掘并实现规模化？第一移动者联盟的近零排放钢铁挑战是由世界经济论坛与Greenhouse联合发起、近期结束的一项全球性倡议，并得到波士顿咨询公司、德勤、ResponsibleSteel和RMI等合作伙伴的支持。该倡议旨在确定哪些企业将在2030年前以符合第一移动者近零排放门槛的标准供应最终钢铁产品，哪些企业寻求采购这些钢铁产品，以及哪些企业提供实现高度脱碳钢铁生产所需的使能技术。
针对后一挑战（使能技术挑战），共收到70份提交方案，展示了钢铁生产商生产近零排放钢铁所需的多个子类别解决方案。专家评审小组基于相关性、可行性、可扩展性、技术成熟度和影响力，从70份提交方案中遴选出17家顶尖创新企业，每个技术子类别均有一项排名第一的方案。
清洁氢
氢是钢铁及其他难以减排行业实现近零排放生产工艺的关键推动因素，市场对该产品的需求正急剧增长。氢可由多种资源制取，例如天然气、核电、生物质以及太阳能和风能等可再生电力。
虽然氢用作能源时不会排放温室气体，但其生产方式决定了它究竟是“较清洁”的燃料，还是真正实现近零排放的燃料。
不同颜色用于描述不同类型的氢：绿氢通常通过利用可再生能源进行电解制取，而灰氢和蓝氢一般通过蒸汽甲烷重整或煤气化制取。蓝氢的制取方式与灰氢相似，但会捕集所用天然气中的碳。
Molten Industries是一家总部位于加利福尼亚州的公司，其方案是钢铁挑战中排名第一的绿氢类提交方案。该公司专注于利用甲烷热裂解技术生产碳中和氢气，以用于净零排放钢铁生产。甲烷热裂解是指对甲烷施加热能，以打破碳与氢之间的化学键。由此可生产出石墨（一种可用于锂离子电池或电弧炉电极的固态碳产品，且无二氧化碳排放）和氢气。
直接还原
采用氢的炼钢技术通常是铁矿石的直接还原，称为氢基炼铁或H2-DRI。在传统的高炉-转炉炼钢工艺中，铁矿石使用焦炭（煤基）等碳基燃料进行还原，炉温可升至1600摄氏度。然而，在直接还原中，氢也可作为还原剂：它与铁矿石反应以去除氧，生成金属铁，而H2-DRI工艺的运行温度低于1200摄氏度的铁熔点。
排名第一的直接还原方案来自法国企业GravitHy，其解决方案完全由低碳氢驱动。借助集成式H2-DRI工艺，GravitHy能够生产热压块铁，这是一种用于炼钢的优质直接还原铁形式。热压块铁可以储存并远距离运输，用于电弧炉、熔化炉或高炉，以生产脱碳钢铁。
低碳氢商业化的一大制约因素是其生产过程相关的平准化成本。这意味着目前仅有少数中试规模项目在生产氢基钢铁，例如两个瑞典项目：HYBRIT（由SSAB、Vattenfall和LKAB组成的合作项目）和H2 Green Steel，该项目计划于2025年开始生产。
扩大绿氢供应规模，需要通过创新降低与电极技术相关的成本，并发掘能够更高效储存氢的技术。
电解
电解是指让电流通过电解质（一种含有离子的溶液），以驱动非自发的化学反应。在许多应用中，这意味着将水分解为氢和氧。电解技术可高效生产铁、铝、绿氢以及许多其他材料。
Boston Metal的熔融氧化物电解是一种高分数的电解解决方案，仅利用电力，即可从低品位铁矿石中制取高纯度熔融铁。该技术可消除钢铁生产产生的范围一排放，降低终端客户的范围三排放，并可适用于任何品位的铁矿石。
西安隆基氢能科技有限公司也提交了一项高分的电解槽技术方案，重点介绍其新型碱性电解槽，该技术可持续降低能耗，并提高绿氢生产的成本效益。
尽管电解技术的广泛应用仍面临成本、效率和基础设施建设等方面的挑战，但绿氢项目数量的不断增加表明，电解技术有望继续受到更多关注。
熔炉技术
突破性熔炉技术旨在创新与熔炉建造、设计和运行相关的各类系统、技术与方法。已有若干可行技术可推动钢铁行业脱碳，例如电弧炉，在许多国家，电弧炉已在逐步取代传统的、高碳排放的高炉-转炉炼钢工艺。
芬兰企业Coolbrook提供了排名最高的熔炉技术。其RotoDynamic技术旨在产生高达1700摄氏度的高温工艺热。该技术由电力驱动，无需通过燃烧化石燃料来产生高温。据估计，该技术每年可能减少全球钢铁相关二氧化碳排放6亿吨。
碳捕集、利用与封存
尽管突破性技术具有创新性，且可能大幅降低钢铁生产排放，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术可以捕集残余排放以及传统高炉工艺产生的排放，尤其是在因高昂的成本溢价而尚无法大规模应用深度脱碳方案的情况下。CCUS也是水泥和铝生产等其他行业的关键脱碳手段。
澳大利亚企业KC8的“UNO MK3”方案在碳捕集、利用与封存挑战的提交方案中获得最高分。该碳捕集方案可改造应用于大型排放源，其资本支出和运营支出通常低于基于胺的碳捕集技术，并且可以将再生装置集中设置，用于钢厂等大范围工艺处理。
技术规模化
没有任何一种解决方案能够独自解决钢铁脱碳问题。第一移动者联盟钢铁使能技术挑战共收到70份方案，其种类之多表明，目前正在研发大量创新技术，以降低钢铁的碳足迹。
为使该行业以实现2050年净零目标所需的速度推进脱碳，需要增加对这些技术的投资，以推动其规模化、降低成本，并在全球钢铁厂推广应用。责任由整个价值链共同承担：钢铁生产商需要采用这些技术，而终端用户需为绿色溢价买单，因为绿色钢铁目前仍比传统生产的钢铁更昂贵。
钢铁挑战中表现最佳的方案，也将被纳入第一移动者联盟的第一供应商中心数据库，该数据库汇集了近零排放最终产品及价值链供应商，旨在促进高排放行业中需求方与供应方之间的联系。
