低碳氫能翻轉工業邁向永續

鋼化聯產是一種將鋼鐵製程中的副產氣體，如一氧化碳、二氧化碳、氫氣等，轉化爲高附加價值能源或化學原料的技術。圖爲中鋼公司及工研院建立全臺首座「鋼化聯產」先導工場。

【撰文／賴宛靖、王珮華】

國際能源署統計，氫在工業上的使用至2023年增加至5,400萬噸（Mt），較前一年增加2%，主要用於氨、甲醇與鋼鐵生產；爲支應當年的工業應用所產製的氫，則直接造成6.8億噸的碳排放，相當於土耳其全國一年的碳排放量。

隨着各國政府不斷強化與減碳相關的政策，使得氫能的角色愈來愈重要；然而工業脫碳困難，主要是因其高度依賴化石燃料，如鋼鐵、化工業，超過95%的氫來自化石燃料，近一半的氫來自天然氣，而綠氫產製、碳捕捉封存技術目前成本仍高、氫能基礎設施普遍缺乏，工業脫碳仍有賴新興科技的成熟，帶來革命性的改變。

氫在工業上的使用至2023年增加至5,400萬噸（Mt），主要用於氨、甲醇和鋼鐵等。（資料來源：IEA）

鋼化聯產×低碳甲醇　工業減碳新方案

面對逐漸嚴格的碳關稅與淨零要求，工研院率先佈局，結合氫能技術與碳循環概念，開發「鋼化聯產技術」與「低碳甲醇生產技術」，藉由鋼鐵與石化業攜手，爲臺灣產業提供減碳解決方案。

工研院資深副總暨協理李宗銘表示，鋼化聯產是一種將鋼鐵製程中的副產氣體，如一氧化碳、二氧化碳、氫氣等，轉化爲高附加價值能源或化學原料的技術，首先，透過「二氧化碳捕獲純化系統」將中鋼製程中所產生的二氧化碳氣體捕捉下來，之後加以分離、純化；再透過「自主觸媒與製程轉化化學品系統」與「電解水產氫技術」，以工研院自主研發的鎳、銅、鋅等合金爲觸媒，結合氫氣，將一氧化碳與二氧化碳轉爲甲醇及甲烷等綠色化學品，作爲下游化工廠低碳化學品的基礎原料，如此一來不僅減少碳排，還能降低化學品的進口需求。

鋼化聯產將分三階段進行：第一階段是建立實驗室與先導工廠，結合工研院技術，進行合成化學品的技術研發與驗證，預計年減碳量4,900噸；第二階段是攜手化工業夥伴，建起可實際商業化生產化學品的「示範工場」，將先導工場產出的甲醇及甲烷，再製爲EVA等樹脂材料。第三階段則是正式商轉量產，促成「新材料循環產業園區」預估每年可減碳290萬噸，相當於7,450座大安森林公園的二氧化碳吸納量。

綠電產氫、氫能鍊鋼　鋼鐵業轉型契機

鋼鐵業佔世界碳排放量的8%，傳統的高爐鍊鋼法是從鐵礦石中提取鐵，進一步煉製成鋼，過程中使用「煤」、「焦炭」等作爲還原劑，每生產1公噸鋼鐵，就會排放約1.8噸二氧化碳；近年比較環保的直接還原鐵（DRI）製程則依賴天然氣（CH4）作爲還原劑，將鐵礦石中的氧氣與一氧化碳、氫氣結合，轉化爲直接還原鐵。相較於傳統高爐鍊鋼法，DRI可降低4成排碳，但仍無法達到零碳。

工研院產業科技國際策略發展所產業分析師張耀仁表示，瑞典鋼鐵公司SSAB、礦業公司LKAB與能源公司Vattenfall，聯手研發突破性的HYBRIT氫能鍊鋼技術，讓綠氫氣取代天然氣作爲還原劑，與鐵礦石中氧氣產生化學反應，將鐵礦石直接還原爲鐵，此製程幾乎不會排碳，讓鍊鋼邁向近零碳排放，徹底擺脫碳排大戶的包袱。

麻省理工科技評論雜誌（MIT Technology Review）將氫能鍊鋼技術，列爲「2025年十大突破性科技」之一，瑞典新創公司Stegra計劃在瑞典北部的波登市（Boden）打造氫能鍊鋼廠，以再生能源發電產氫鍊鋼，這將是世界上第一個量產綠色鋼鐵的工廠，預計2026年投產，初期年產量250萬噸，目標450萬噸。根據報導，這座工廠位於瑞典水力發電豐富的地區，可用低廉的價格取得電力，生產出與現行鋼鐵成本相近的綠鋼。目前已有多家知名車廠、卡車巴士業者、傢俱、建材業者與Stegra簽約購買綠鋼。

根據歐洲鋼鐵產業的研究顯示，氫能鍊鋼技術一旦普及，全球鋼鐵業的碳排放有望降低超過30%，對這個長期被認爲「難以減碳」的產業而言，無疑是完美轉型的契機。

氫能技術正加速重塑全球工業版圖，成爲鋼鐵、化工與能源產業轉型的關鍵驅動力。對臺灣而言，這不僅是減碳挑戰，更是產業升級的契機，無論是「鋼化聯產」與「低碳甲醇生產技術」，都在爲本土產業開闢綠能轉型之路。