Пионеры низкоуглеродного следа
К 2025 году в России появится металлургический завод полного цикла, работающий по «зеленым» технологиям. Комплекс «Эколант» будет крупным потребителем газа и железорудного сырья и станет первым шагом российской металлургии к глобальной декарбонизации
От четырех до восьми миллиардов евро ежегодно — столько, по подсчетам KPMG, может стоить российским экспортерам введение трансграничного углеродного регулирования в Европе, которым углеродоемких производителей пугают уже несколько лет. Пока четкого понимания, как будет выглядеть этот «налог», нет, но ждать осталось недолго: ЕС планирует уже в июне принять целый ряд нормативных актов. Они должны привести Европу к амбициозной цели — стать первым климатически нейтральным континентом к 2050 году. Для этого планируется сократить выбросы в масштабах ЕС как минимум на 55% к 2030 году по сравнению с уровнем 1990-го.
Впрочем, работа в этом направлении идет уже давно, к 2019 году выбросы уже были на 24% ниже, чем в 1990-м. Причем происходит это не без участия национальных правительств. По словам министра экономики Германии Петера Альтмайера, металлургия для страны — стратегическая отрасль, но при этом она занимает первое место в промышленности по выбросам углекислого газа. Поэтому в 2022–2024 годах правительство Германии предоставит металлургам пять миллиардов евро на финансирование сокращения выбросов углекислого газа.
Чтобы не допустить так называемой утечки углерода — вывода предприятий за пределы ЕС, в жесткие условия, касающиеся ограничения выбросов парниковых газов, будут поставлены как местные производители, так и импортеры. Как именно будет реализован европейский налог, до сих пор непонятно. Зато уже известно, какие отрасли подпадут под действие нового регулирования. Черная металлургия — в списке. Несмотря на конфликты, санкции и заявления о переориентации России на восток, Европа по-прежнему для российских производителей один из главных рынков сбыта. Металлопродукция — вторая в списке по значимости статья экспорта, сразу после энергоресурсов (впрочем, в последние годы спрос на сталь начал расти и внутри страны). Поэтому введение углеродных трансграничных налогов в условиях курса Европы на снижение углеродного следа может существенно изменить расстановку сил на мировых рынках стали, и не в пользу отечественных металлургов.
В мае этого года международная организация Worldsteel опубликовала рекомендации по снижению выбросов углекислого газа в процессе выплавки стали. В них три направления. Первое — совершенствование традиционных технологий, например за счет использования более качественного сырья и повышения энергоэффективности. Второе — наращивание использования металлолома вместо железной руды. Третий путь — внедрение новых безуглеродных технологий, например замена кокса водородом.
Почти за год до этого в Нижегородской области, в одном из старейших центров металлургии — городе Выксе, началось строительство первого крупного металлургического комплекса по «зеленым» технологиям. Проект стоимостью 150 млрд рублей реализует компания «Эколант» владельца Объединенной металлургической компании (ОМК) Анатолия Седых. Комплекс должен быть запущен в 2025 году и будет производить 1,8 млн тонн стали в год по полному циклу, но без использования традиционного доменного и конвертерного переделов. Сталь комплекс будет производить методом прямого восстановления железа (метод DRI, Direct Reduced Iron) из железорудного сырья с использованием водорода, который будут получать здесь же, из природного газа.
В апреле 2021 года стало известно, что ВЭБ.РФ в партнерстве со Сбером и банком «Открытие» примет участие в кредитном финансировании строительства этого электрометаллургического комплекса. В рамках Петербургского международного экономического форума-2021 по проекту «Эколанта» ожидается подписание специального инвестиционного контракта с Минпромторгом и регионом.
Парниковые газы
В Киотском протоколе парниковыми газами названы диоксид углерода (CO2), метан (CH4), оксид диазота (N2O) и др. Парниковые газы бывают как природного, так и антропогенного происхождения. Источники CO2 — вулканические выбросы, жизнедеятельность организмов и деятельность человека при производстве, транспортировке, переработке и потреблении ископаемого топлива (86%), сведении лесов, сжигании биомассы (12%). Этот парниковый газ имеет долгий жизненный цикл. Молекула CO2 проходит через атмосферу и биосферу и поглощается в океанах или в растениях, однако за 50–200 лет таким образом может быть поглощено всего две трети объема газа, образование которого только растет.
Под «углеродным следом» подразумеваются выбросы СО2, которые считаются в тоннах на единицу продукции (углеродные единицы). В среднем в мире на одного человека приходится 14 тонн CO2 в год. За рубежом оперируют определением количества окисленного углерода при полном цикле производства того или иного продукта. По последним доступным данным, в 2019 году на первом месте по объему выбросов СО2 находился Китай — почти 29% от совокупных выбросов в мире, далее шли США — около 15%, ЕС — 10%, Индия — 7%. На Россию приходится менее 5%. При этом, по оценкам экспертов, примерно 25–30% общемировых выбросов импортируются и экспортируются из страны в страну.
В процессах производства чугуна и стали в основном образуются два парниковых газа: диоксид углерода и метан.. Метан сопутствует добыче сырья для металлургических предприятий, выделяясь из горных пород. Диоксид углерода образуется на каждом этапе производства. Углеродным следом можно назвать сумму эмиссий CO2, которые последовательно возникают во всех процессах технологической цепи в коксохимическом, агломерационном, доменном, конвертерном производствах, начиная с добычи сырья и заканчивая готовым продуктом. Например, только при непосредственном производстве стали количество СО2 составляет в среднем 1,8–2,4 тонны на тонну стали (для сравнения: около двух тонн СО2 выбрасывает при перевозке каждых 60 пассажиров скоростной поезд по пути из Москвы в Санкт-Петербург). Готовый продукт, например труба, рельс или станок, вероятнее всего и будет принимать на себя всю цепочку и «нести ответственность» за углеродной след.
Стоит отметить, что Россия пока только на пути к внутреннему регулированию углеродного рынка: уже разработаны и приняты стандарты измерения парниковых газов и соответствующие ГОСТы. А в апреле этого года федеральный закон «Об ограничении выбросов парниковых газов» прошел первое чтение. Пока речь идет о введении обязательной углеродной отчетности для тех, чья деятельность сопровождается значительными выбросами парниковых газов (более 150 тыс. тонн СО2-эквивалента в год на первом этапе до 2024 года, 50 тыс. тонн СО2-эквивалента после 2024-го). Остальные компании будут вправе представлять углеродную отчетность на добровольной основе. За нарушение правил или недостоверную информацию впоследствии планируется ввести административную ответственность.
«Зеленая» металлургия
По данным McKinsey, еще в 2005 году по самому «древнему» из применяемых в наше время способов производств — в мартеновских печах — выплавлялось 22% российской стали (сама технология была разработана французским металлургом Пьером Мартеном еще в 60-х годах XIX века). Рост мировых цен на сталь, а также рост спроса внутри страны позволили черной металлургии значительно модернизировать мощности в последние годы и перейти на более экологичные способы производства. (По данным ассоциации «Русская сталь», с 2000-х инвестиции в основные фонды предприятий черной металлургии составили около трех триллионов рублей.) Это, а также фокус металлургов на устойчивое развитие и использование новых технологий позволили отрасли значительно снизить влияние на окружающую среду.
Сегодня мартеновские печи уже полностью вытеснены более прогрессивными технологиями, такими как кислородноконвертерный процесс, когда сталь получают путем продувания кислорода через расплавленный чугун, и электродуговые печи, где идет переплавка стального лома с необходимыми добавками. По данным Worldsteel, примерно 70% мировой стали производится с использованием доменной печи и кислородно-конвертерного производства. Около 30% стали производится электросталеплавильным способом.
Совсем небольшое количество стали в мире производится по методу прямого восстановления железа. Принципиальное отличие метода прямого восстановления от классической технологии выпуска стали из первородного сырья в том, что вместо кокса в нем используются продукты конверсии природного газа в водород и моноксид углерода. В 2019 году объем выпуска такой стали составил около 108 млн тонн в год, то есть менее шести процентов. Однако в России эта доля еще ниже, пока почти отсутствуют и крупные комплексы по производству стали по такой технологии: подобное производство есть только на Оскольском электрометаллургическом комбинате, входящем в металлургический холдинг «Металлоинвест» Алишера Усманова.
В проекте нового металлургического комплекса «Эколант» в Нижегородской области для получения прямовосстановленного железа из двух технологий Midrex и HYL была выбрана технология HYL (Energiron, разработка Tenova HYL и Danieli & Co, Италия). Она базируется на использовании восстановительного газа с высоким содержанием водорода, получаемого за счет парового риформинга — производства водорода и моноксида углерода из природного газа и водяного пара. Оснащать новое производство будут и российские, и зарубежные компании. Поставщиком установки металлизации железа, основного сталеплавильного оборудования, блюмовой машины непрерывной разливки стали и установки газоочистки выбрана итальянская компания Danieli, поставщиком слябовой машины непрерывной разливки стали — австрийская Primetals Technolgies.
Металлизация сырья и подготовка к выплавке стали в таких печах похожи на процессы, протекающие в домне. Однако есть принципиальное отличие: в шахтной печи, куда загружается железорудное сырье, не применяется кокс. Его в технологическом процессе заменяет смесь водорода и оксида углерода. Поэтому в результате восстановления железа не происходит такого значительного образования углекислого газа, как при использовании кокса, вместо этого образуется безопасный водяной пар. Такой метод производства относится к наилучшим доступным технологиям в металлургии.
Потребность в окатышах составит до 3,5 млн тонн (8% их производства в России), природного газа — до миллиарда кубометров, это эквивалентно 10% мощности Балтийского СПГ. На выходе из шахтной печи получаются горячие металлизированные окатыши с содержанием железа 85–90%. В проекте «Эколанта» они сразу, горячими, с помощью пневмотранспорта будут подаваться в дуговую сталеплавильную печь.
«Уникальность “Эколанта” в том, что производство стальной продукции — слябов и блюмов — будет осуществляться из железорудного сырья и природного газа в едином комплексе большой мощности, — рассказывает директор этого предприятия Андрей Кухно. — В его составе будет одновременно установка прямого восстановления железа — DRI, электросталеплавильное производство и разливка на двух машинах непрерывного литья заготовок — слябовой и блюмовой. Посредством пневмотранспортной системы мы будем перегружать восстановленные горячие окатыши из установки DRI непосредственно в дуговую сталеплавильную печь при температуре около 550 градусов Цельсия. Это будет первый подобный завод в Европе».
Применение технологии выпуска стали из железа прямого восстановления «Эколант» позволяет до трех раз снизить выбросы углекислого газа и оксида серы в атмосферу в сравнении с традиционной конвертерной технологией производства. А углеродного следа, связанного с добычей каменного угля, производством кокса, транспортировкой этого сырья, в конечной продукции вообще не будет. Не будет происходить и загрязнения стали примесями серы и фосфора, которые попадают в металл из каменного угля, или меди и никеля, которые примешиваются к стали при выпуске ее из лома. Поэтому сталь по такой технологии получается не только низкоуглеродной, но и сверхчистой, улучшающей качество продукции из нее. Например, сталь нового комплекса в Выксе будет в среднем до пяти раз чище по всем примесям по сравнению с той, которая выплавлена на металлоломе.
«Проект “Эколант” предусматривает внедрение современных технологий, включая технологию прямого восстановления железа. Внедряемая технология относится к категории “зеленых” — это наиболее современное решение, позволяющее в три раза сократить выбросы углекислого газа в сравнении с традиционной конвертерной технологией производства стали, и является важным шагом в сокращении негативного влияния металлургического производства на окружающую среду, — говорил министр промышленности и торговли Денис Мантуров во время старта проекта “Эколант” в Выксе в марте 2021 года. — Мы за этим процессом следим, и могу сказать, что это будет одно из самых экологически чистых производств если не в мире, то в Европе, в сфере черной металлургии. По этой технологии Минпромторг России в конце прошлого года принял решение о проведении открытого конкурсного отбора на заключение специального инвестиционного контракта, СПИК».
Схема классического металлургического комбината
Схема металлургического завода с получением электростали из прямовосстановленного железа
От мартена к DRI
Первая мартеновская печь в Российской империи была запущена всего через несколько лет после ее изобретения, в 1870 году, на Сормовском заводе в Нижегородской губернии. Спустя почти 150 лет, в марте 2018-го, на Выксунском заводе ОМК в Нижегородской области был остановлен последний в России крупный мартеновский цех. Примечательно, что «Эколант», этот первый крупный шаг к переходу в России к «зеленой» металлургии, будет построен также в Нижегородской области.
Основным потребителем «зеленой» стали будет Выксунский завод ОМК, крупнейший в Европе производитель труб большого диаметра (ТБД) и железнодорожных колес. На нем в 2005 году, опять-таки впервые в России, было запущено производство ТБД «русского размера», которые впоследствии использовались для строительства международных газопроводов «Северный поток» и «Северный поток-2», «Сила Сибири», «Турецкий поток». Трубные линии в Выксе и строительство там в 2011 году самого современного в Европе стана-5000 помогли решить проблему импортозамещения ТБД в России и высококачественного широкого листа для выпуска труб магистральных трубопроводов.
С 2025 года, после запуска «Эколанта», Выксунский завод начнет производство важной продукции для ТЭК и транспортной отрасли: труб большого диаметра, бесшовных труб для добычи нефти и газа, железнодорожных колес и толстолистового проката для судостроения, которое будет осуществляться преимущественно из «зеленой» стали. Низкий углеродный след, соответствие мировой и национальной повестке сокращения выбросов СО2, высокая чистота стали и эффективность станут конкурентным преимуществом российского производителя на зарубежном и отечественном рынках.
«Экологичность при сохранении и улучшении качественных и эксплуатационных характеристик продукции позволяет избежать дополнительного таможенного и тарифного регулирования (экологического сбора) при поставках в страны Европы и иные страны, применяющие аналогичное регулирование, — отмечает Дмитрий Чернышев, директор по стратегии и инвестициям Объединенной металлургической компании — главного будущего потребителя “зеленой” стали “Эколанта”. — Поставки стали данного комплекса позволят укрепить конкурентоспособность российской продукции, тем самым создав новые возможности для развития отечественной металлургии. После запуска в Выксе комплекса “Эколант” наша страна первой в Европе будет обладать крупным производством, где на одной производственной площадке из руды и природного газа будет выпускаться высокотехнологичная металлургическая продукция высоких переделов».
«Зеленое» финансирование
«Эколант» — наиболее масштабный проект в современной металлургии. Для его финансирования сформирован синдикат с участием ВЭБ.РФ, банка «Открытие» и Сбербанка. Соответствующие кредитные соглашения подписали 20 апреля 2021 года председатель ВЭБ.РФ Игорь Шувалов, первый заместитель председателя правления Сбербанка Александр Ведяхин, президент — председатель правления банка «Открытие» Михаил Задорнов и владелец «Эколанта» Анатолий Седых. Проект будет реализован с использованием механизма «фабрика проектного финансирования». Доля участия госкорпорации в синдикате составляет 20 млрд рублей, еще 20 млрд — резервный транш. Два других финансовых партнера предоставят еще по 40 млрд рублей. Более 40 млрд рублей составляют собственные средства инициатора проекта.
«Это проект, который соответствует повестке развития “зеленой” экономики. Здесь создаются новые мощности, которые отвечают самым высоким экологическим требованиям и способствуют снижению углеродного следа при производстве металлургической продукции, — сказал на подписании документа в Выксе председатель государственной корпорации развития ВЭБ.РФ Игорь Шувалов. — ВЭБ.РФ инвестирует в проект в синдикате с коммерческими банками через механизм фабрики проектного финансирования. Вместе с партнерами, инициатором проекта компанией “Эколант”, мы создаем задел для долгосрочной конкурентоспособности самого предприятия, моногорода Выкса и Нижегородской области».
«Сбер уделяет большое внимание вопросам экологии и в целом ESGтрансформации как отдельных предприятий, так и целых отраслей. Проект “Эколанта” нам особенно интересен не только своим значением для отечественной металлургии, но и тем, что он предполагает использование наилучшей из доступных технологий — технологии прямого восстановления железа DRI. По сравнению с доменно-конверторной технологией она позволяет существенно снизить энергозатраты и выбросы парникового газа», — отметил Александр Ведяхин.
Наилучший из доступных
Строительство комплекса даст и большой социально-экономический эффект. Он создаст более 700 современных рабочих мест в самом комплексе и около двух тысяч — в период строительства. Валовой региональный продукт Нижегородской области вырастет на пять процентов. «Проект имеет важное стратегическое значение для экономики, — отмечает Анатолий Седых. — Он будет способствовать росту внутреннего потребления природного газа и железной руды — ресурсов, которыми богата наша страна, и росту доли производства в России продукции высоких переделов, необходимой для российских нефтегазовых и транспортных компаний и конкурентоспособной на мировом рынке. Это пример наилучшей доступной на сегодняшний день “зеленой” технологии, который может дать новое развитие отечественной стальной индустрии и улучшить экологию в промышленных регионах».
При значительном увеличении выпуска стали влияние производств Выксунского завода на воздух города будет существенно ниже, чем до остановки там мартеновского производства. У комплекса будет система газоочистки с автоматической системой контроля за чистотой воздуха, что позволит сократить выбросы взвешенных частиц до 5 мг/м3. Среди других экологических особенностей технологии — замкнутый цикл водоснабжения и переработка тепла в электроэнергию. Полученные из бросового тепла отходящих газов 24 МВт электроэнергии поступят на внутреннее потребление, повысят энергоэффективность и сведут до минимума потребность установки металлизации окатышей в закупке электричества. Все поверхностные воды — дождевые и талые, с кровель зданий, прилегающих автомобильных дорог, площадок и газонов — будут собираться через специальные сети и лотки в пруды-отстойники, а затем использоваться для подпитки замкнутых водооборотных циклов комплекса.
Что дальше?
Стоит отметить, что возможность перехода производства стали на «зеленые» технологии изучают по всему миру. «Например, немецкая металлургическая компания Salzgitter AG планирует отказаться от доменного процесса и перейти на водород и систему прямого восстановление железа, — рассказал “Эксперту” руководитель по технологии и качеству в проекте “Эколант” Сергей Ботников. — Первый из таких заводов в Германии может быть введен в эксплуатацию в 2026 году. После полного перехода на установки прямого восстановления эта немецкая компания планирует сократить выбросы углекислого газа более чем на 95 процентов при условии, если не будет вообще применяться природный газ для производства водорода. Надо понимать, что для получения водорода будет использоваться обычная вода и сверхмощные электролизеры — в Европе просто нет такого доступа к дешевому природному газу, как в России».
Возможность замены природного газа на водород, причем без принципиальных изменений в технологиях, предусмотрена и в «Эколанте». В будущем это позволит производить железо прямого восстановления вообще без выбросов СО2, что приблизит углеродный след комплекса в Выксе к нулю.
Фото: Михаил Розанов
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl