伯明翰大学的研究人员为现有的钢铁熔炉设计了一种新的适应性，可以将炼钢行业的二氧化碳排放量减少近90%。

这种彻底的减少是通过一个“闭环”碳回收系统来实现的，该系统可以取代当前高炉-碱性氧气炉系统中通常使用的90%的焦炭，并产生氧气作为一种双产物。

该系统由伯明翰大学化学工程学院的丁宇龙教授和哈里特·基尔达尔博士设计，在《清洁生产杂志》上发表的一篇论文中详细介绍了该系统，该论文表明，如果仅在英国实施，它可以在5年内节省12.8亿英镑的成本，同时使英国的总排放量减少2.9%。

丁教授说:“目前钢铁行业脱碳的建议依赖于逐步淘汰现有工厂，并引入由可再生电力驱动的电弧炉。然而，建造一座电弧炉工厂的成本可能超过10亿英镑，这使得在满足《巴黎气候协定》的剩余时间内，这种转变在经济上是不可行的。我们提出的系统可以改造到现有的工厂，这降低了资产搁浅的风险，二氧化碳的减少和成本的节约都可以立即看到。”

世界上大部分的钢铁是通过高炉生产的，高炉从铁矿石中炼铁，而碱性氧气炉将铁转化为钢。

这个过程本质上是碳密集型的，使用焦炉中煤的破坏性蒸馏产生的焦炭，焦炭与热风中的氧气反应产生一氧化碳。它与熔炉中的铁矿石反应产生二氧化碳。炉顶气体主要含有氮气、CO和CO2，在热风炉中燃烧，将风风温度提高到1200 ~ 1350℃，然后吹到炉膛，CO2和N2(也含有NOx)排放到环境中。

这种新型的回收系统从顶部气体中捕获二氧化碳，并使用一种被称为“钙钛矿”材料的晶体矿物晶格将其转化为CO。选择这种材料是因为反应发生在一个温度范围内(700-800摄氏度)，该温度范围可以由可再生能源供电和/或使用连接到高炉的热交换器产生。

目前钢铁业脱碳的建议依赖于逐步淘汰现有工厂，并引入由可再生电力驱动的电弧炉。然而，建造一座电弧炉工厂的成本可能超过10亿英镑，这使得在满足《巴黎气候协定》的剩余时间内，这种转变在经济上是不可行的。我们提出的系统可以改造到现有的工厂，这降低了资产搁浅的风险，减少二氧化碳排放和节约成本，立即可见一状。

丁玉龙教授，化工学院

在高浓度的CO2下，钙钛矿将CO2分解为氧气，氧气被吸收到晶格中，CO被反馈到高炉中。钙钛矿可以在低氧环境下的化学反应中再生到其原始形式。产生的氧气可用于碱性氧炉炼钢。

钢铁制造业是所有基础工业部门中二氧化碳排放量最大的行业，占全球排放量的9%。根据国际可再生能源机构(IRENA)的说法，到2050年，中国必须实现减排90%，才能将全球变暖限制在1.5°C以内。

伯明翰企业大学已经提交了一份专利申请，涵盖了该系统及其在金属生产中的应用，并正在寻找长期合作伙伴参与试点研究，将该技术应用于现有的基础设施，或合作进行进一步研究以开发该系统。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。