世界がカーボンニュートラル実現に動いている中で、鉄鋼業界も対策にまい進している。
一方で、設備投資や技術開発の負担は大きく、環境社会実現と経済性の両立は容易ではない。
高野祐二 /重化学工業通信社 編集部係長
国内鉄鋼業界では目下、設備投資が活発だ。ただ、足元の国内鉄鋼需要低迷など市況が厳しい中、鉄鋼各社の投資目的の多くが、老朽設備更新、生産性向上、電磁鋼板などの高級鋼材増産、環境投資だ。とりわけCO2などのGHG(温室効果ガス)排出量削減対策が目を引く。
日本政府は2050年までのカーボンニュートラル(CN)の達成目標を掲げる。世界的にもCO2排出に厳しい目が注がれる中、国内産業部門のCO2排出量のうち約4割弱を占める鉄鋼業界が直面する現状は、シビアだ。
国際的な環境基準に基づき、日本鉄鋼連盟はカーボンニュートラル行動計画を策定。エコプロセス(自らのプロセスによる省エネルギー化/CO2排出量削減)、エコプロダクト(高機能鋼材の供給による製品使用段階でのCO2排出量削減)、革新的技術開発(長期的・抜本的なCO2削減技術開発)などの目標を打ち出した。30年度のエネルギー起源CO2排出量(エネルギー利用に伴う化石燃料使用によるCO2排出量)を13年度比で30%削減する方針だ。
このうち、高炉を持つ高炉会社(鉄鋼メーカー)を中心に、鉄鋼生産工程のCO2排出量低減の現状と課題を概観した。
高炉のCO2減や電炉転換のハードルは高い
鍵は粗鋼生産 投資・技術にハードル
鉄の生産工程として、鉄原料から粗鋼(鋼)を生産した後、圧延、表面加工などを経て、薄板、厚板、線材をはじめとした各種鉄鋼製品に仕上げる。
このうち、粗鋼の生産には、高炉法と電気炉(電炉)法がある。
高炉法では、高炉に鉄鉱石と石炭コークスを投入し、溶解、還元(炭素で鉄から酸素を除去)するなど、銑鉄(炭素を多く含み脆い鉄)を生産する。銑鉄を転炉に投入し、鉄からの炭素や不純物の除去、成分調整などを行い、鋼にする。この過程で、多くのCO2が放出される一方で、電炉法は、高炉より小型炉の中で鉄分を電気熱で溶解する。主原料には、鉄スクラップなどが用いられる。
粗鋼生産の鉄原料には、鉄鉱石を天然ガスで還元する直接還元鉄も使用される。
高炉法は高品位鋼の大量生産に向くとされる。日本鉄鋼連盟によると、25年国内粗鋼生産のうち7割強が転炉鋼(高炉)だ。
ここで、環境・エネルギーの観点からも高炉法と電炉法を比較したい。業界関係者と有識者などによるGX(グリーントランスフォーメーション)推進のためのグリーン鉄研究会の資料(25年1月)を参考にした。
電炉のCO2排出量は、高炉より少ない。鋼材1tの生産工程では、電炉のCO2排出量が、高炉の約4分の1になるという。
一方で、電炉の電力消費量は、高炉のそれより多い。鉄1tの生産に必要な電力量では、従来電炉法は高炉・転炉法の10倍弱になるという。もちろん、技術の向上から省電力も見込まれるが、見逃せない点である。また、電力調達も課題だ。
こうした点からみると、高炉全てを電炉にすれば解決するほど単純ではない。ただ、CO2排出量を抑えた粗鋼生産には、電炉は即効性がある。このため、欧米やアジアの高炉会社が、電炉の建設による高炉からのシフトを進めている。
日本でも、日本製鉄が九州と瀬戸内(広畑)、山口の各製鉄所の大型電炉建設・増設・改造・再稼働に総額8687億円の投資を発表。JFEスチールも西日本製鉄所(倉敷)の大型電炉建設などに総額3294億円の投資を決めた。神戸製鋼所も大型電炉の建設を検討中という。
これらには、経済産業省のGX経済移行債のスキームにより、大きな支援も得られるが、各社は慎重に検討し経済合理性を鑑みて判断したという。また、電炉における高炉と同水準の鉄品質や生産性の実現、原料調達もポイントになる。
一方で、高炉のCO2排出量低減についても、経産省による2兆円超のGI(グリーンイノベーション)基金を活用した、CO2排出量削減の革新技術の開発が進められている。例えば、高炉会社などが新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の支援の下で進める高炉水素還元技術の開発だ。これは、高炉の還元剤に水素を投入して、石炭の使用量を大幅に減らす技術だ。国内製鉄所で実証を行っており、今年初頭時点で世界最高水準のCO2排出量44・5%削減を確認した。
ただ、使用する加熱水素の安全性や生産性の検証が必要など、同技術の社会実装は40年代頃になるという。また、水素の調達やコストの課題もある。さらに同技術を導入してもCO2は一定量出るため、CCS(CO2回収・貯留)も求められる。
このようにコストや時間などのハードルは低くない。
経済性問われる環境投資 公的補助なしでは厳しく
CNが全産業で求められる昨今、鉄鋼業界も目標達成に向けた取り組みを急いでいる。一方で、この実現には巨額な投資コスト負担も避けられず、投資回収予見性(経済性)は無視できない。鉄鋼業界のCNに対する、評価と付加価値理解が必要だ。
そのヒントの一つが、生産工程のCO2などの排出量削減効果を反映させた「グリーンスチール」。高炉会社などがブランド製品を展開している。グリーンスチールは、国等による環境物品等の推進等に関する法律(グリーン購入法)に基づく公共事業の優先購入や、一般産業界でも自動車や船舶、建設、電機、橋梁などの分野で採用が広がり始めている。
鉄鋼業界の環境関連対策の成果は出つつある。ただ、環境関連投資は公的補助なしではまだまだ厳しいのが現実といえよう。
総じて、CNの追求と実現は必須だが、安くもない。各社の企業努力と公的補助任せではなく、環境負荷低減製品に対する付加価値の認識と健全な経済性が担保される社会的環境の構築が必要だ。これは鉄鋼のみならず産業界全体に通底するものだろう。各産業界の今後の動向に注目したい。
〈重化学工業新報〉重化学工業通信社発行〇1954年11月創刊〇発行部数:約3千部〇読者構成 プラント機械輸出企業、銀行・調査機関など