鋼鐵被稱為現代工業的支柱，而我們周圍的一切，尤其是我們現代生活所依賴的結構和基礎設施，都是由鋼鐵和鐵製成的。我們的工具、機械、汽車、卡車、火車和船舶也都是由這些材料製成的。然而，鋼鐵製造仍然是高碳排放的。傳統的高爐-氧氣轉為爐法生產一噸鋼所排放的二氧化碳幾乎是製造的原鋼量的1.6至2.0倍。
鋼鐵行業在歐洲佔排放的比例約為5%，在全球為7%。鋼鐵製造商正越來越多地轉向基於氫的煉鋼工藝以實現行業的脫碳。歐盟的目標是在未來五到十年內發展和擴大新的低排放技術，以達到其氣候目標（歐盟氣候目標，2022年）。製鋼商正在探索更清潔的製鋼方式，例如將焦炭替換為氫作為試劑，這可以去除鐵礦石中的氧。然而，這項技術仍被視為起步階段。
據《經濟學人》報導，伯明翰大學的丁玉龍教授和哈莉特·基達爾博士發現了一種可以減少90%鋼鐵製造排放的解決方案。丁博士和基達爾博士使用鈣鈦礦材料改進了鋼鐵爐的設計，將碳排放減少近90%。這種劇烈的減排是通過應用一種“閉環”碳循環系統實現的，該系統可以替代高爐-氧氣轉為爐法系統中幾乎所有冶金焦的使用，並產生氧氣作為副產品。這對聯合聲明稱，這個過程還可以迅速且廉價地應用於現有工廠，這對目前正在努力實現脫碳的行業來說可能是一場改變性的革命。
製鋼商對此感到興奮，並詢問是否可以在五年內啟動試產。文章解釋了丁博士和基達爾博士提出的閉環碳循環系統的過程：
“丁博士和基達爾博士提出的修改通過將CO2直接泵入高爐中，切斷了焦炭的循環。這種氣體的來源是其中的一個巧妙之處。它是通過捕獲爐中產生的CO2並將其分解成CO和氧氣來製造的。釋放的氧氣然後可以在鋼鐵生產的第二階段中使用，即通過另一種設計不同的爐，將該氣體吹入熔化的鐵中，燃燒掉其中溶解的部分碳，達到鐵與碳的最佳比例，以創造所需的鋼的類型。”
“使所有這些成為可能的是一種引人入勝的材料，被稱為鈣鈦礦。這種材料位於循環系統的核心反應室中。丁博士和基達爾博士通過研磨碳酸鋇、碳酸鈣、氧化鈮和氧化鐵，混合所得的粉末，然後在爐中烘烤混合物的方式製造了他們的版本。結果是Ba2Ca0.66Nb0.34FeO6（BCNF1）。”
“使事物變得有效的訣竅是將兩個反應室連接到系統中。其中一個可以用來生成CO，而另一個則是更新和產生氧氣。一天之後，它們的角色被顛倒過來，實現全天候運行。丁博士說：“這個系統的那一部分是有效的。它只需要擴大，”她補充道。
要啟動試驗廠，還需要克服一些障礙。其中一個是除了作為鐵還原過程的CO來源外，焦炭還為高爐中的礦石提供結構支撐，使氣體能夠上升，使熔化的鐵能夠流下來，因此仍然需要一些。團隊的一個想法是使用陶瓷材料來複製這種支撐。”
至於成本，文章稱英國的兩家最大鋼鐵製造商——塔塔鋼鐵和英國鋼鐵，年產760萬噸鋼，每家將需要支付約3.6億英鎊（4.35億美元）用於適應工廠。其中2.1億英鎊將用於鈣鈦礦，這些工廠必須每五到十年更換一次。然而，通過消除昂貴的焦炭，並出售多餘的氧氣，初始投資在22個月內就可以收回。丁博士認為，經過更多的工作，BCNF1有潛力取代高爐中的所有焦炭，將排放降低至接近零，甚至可以替代氫作為焦炭的另一種替代品。
參考文獻:
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