美国能源部向7个钢铁脱碳项目拨款3700万美元
美国能源部 (DOE) 将向7 个专注于钢铁生产脱碳机会的项目拨款3700 万美元，其中包括实现脱碳的创新制造技术；现有制造流程的电气化；克服在炼钢中利用氢的相关挑战；并解决回收过程中的废料污染物问题。
钢铁奖项是针对 21 个州 49 个项目的 1.71 亿美元奖励计划的一部分，旨在减少工业温室气体 (GHG) 排放并加速创新脱碳技术的开发。美国能源部还宣布开放申请 8300 万美元的资助机会，以减少难以脱碳的工业部门的排放。
钢铁主题领域的七个项目包括：
ASPEN LEAF：在电弧炉的整个使用寿命内实现稳定的性能和排放中性；美国国家可再生能源实验室；3,849,184 美元。国家可再生能源实验室 (NREL) 及其合作伙伴（Nucor、亚利桑那州立大学、Biochar Now、Ensyn、Graftech）旨在开发针对 EAF 炼钢过程中直接排放源的技术解决方案。
将采取的创新战略包括通过碳循环技术生产碳中性燃烧燃料、生物质来源的注射材料、针状焦的替代以及在电极生产中加入生物质来源的沥青。
NREL 及其合作伙伴计划在试点规模上展示这些技术，并在商业电弧炉中使用替代注入碳。如果成功，电弧炉炼钢的所有主要碳排放源都将有一条可行的脱碳途径，使电弧炉炼钢的深度脱碳量比常规加工降低80%左右。
氧离子稳定阳极在熔盐中电积脱碳铁；宾夕法尼亚州立大学，720,000 美元。宾夕法尼亚州立大学旨在展示利用液态金属阳极技术在熔融硫化物电解 (MSE) 系统中从矿石电解生产铁的可行性。该团队（包括 Modular Chemical）将探索电解质和阳极材料设计，以开发在生产条件下稳定的阳极。
该团队将通过这种新颖的熔融阳极方法来解决 MSE 工艺中阳极稳定性的具体挑战，以降低 MSE 炼铁规模的风险。MSE 是一种新兴的替代炼铁工艺，能够仅使用电力而不是传统的碳基还原剂将铁矿石还原为可用的金属铁。当与可再生电力相结合时，MSE 可以实现炼钢过程中炼铁部分的深度脱碳，这是迄今为止碳密集程度最高的工艺步骤。与传统高炉炼铁和熔融氧化物电解相比，MSE 的反应温度较低，也有可能降低能源强度。
通过在 EAF 炼钢中使用 CO 2来源的石墨电极使 EAF 炼钢脱碳，Seerstone Development，8,888,183 美元。Seerstone Development LLC 及其合作伙伴（Sekisui Chemical、Tokai Carbon、Nucor）旨在对使用 CO 2来源的前体以工业规模 生产的电极进行首次示范。
该团队将开发一种使用碳循环技术从富含CO 2的气流中回收碳物质的碳基前体生产工艺，而不是利用目前占主导地位的化石碳方法。在完成对用化石基针状焦替代这种新材料的影响的分析后，该团队将生产含有CO 2来源材料的大批量电极，并在生产设施的钢包炉上进行现场试验。该技术有潜力通过具有成本竞争力的可再生能源替代碳密集型针状焦，大幅减少电弧炉炼钢以及二次炼钢过程中基于石墨电极的排放。
在威斯康星大学麦迪逊分校俄亥俄州托莱多钢铁厂演示 SOEC 氢直接还原 (HDR)（由 HFTO 资助），10,000,000 美元。威斯康星大学麦迪逊分校及其合作伙伴（加州大学欧文分校、Laboratoria Energia Ambiente Piacenza、FuelCell Energy Inc、米兰理工大学、电力研究所、克利夫兰悬崖、SoCalGas）旨在展示首创的集成带有工业直接还原 (DR) 竖炉的固体氧化物电解槽 (SOEC)。
SOEC 与竖炉的集成提供了将竖炉废气的废热重新整合到氢气生产中的独特机会。该氢气可以在还原过程中重新利用，以生产直接还原铁/热压块铁。此外，SOEC不需要稀缺的铂族金属催化剂来生产氢气。该技术旨在展示年产 160 万吨的 DR 炼铁至少 90% 的温室气体减排潜力。
通过熔融硫化物电解生产铁，麻省理工学院，5,620,060 美元。麻省理工学院 (MIT) 旨在展示通过其新型熔融硫化物电解 (MSE) 工艺以 250 公斤/天的规模生产初级铁。
该过程涉及使用电力提供热量和还原电势来驱动该过程，将铁从硫化物形式直接还原为元素铁。MSE 将产生类似于高炉的液态铁产品，但不需要冶金焦和煤来碳热还原铁。当使用可再生能源供电时，该过程可能会减少炼铁排放，这是钢铁生产中排放最密集的一个步骤。
与其他炼铁工艺相比，在MSE条件下去除铜在热力学上是可行的，这意味着从铁材料循环中精炼铜是可能的。在试点规模上，麻省理工学院将展示 MSE 工艺来验证炼铁生产工艺，与现有的高炉炼铁相比，该工艺可将炼铁过程中的 CO 2排放量减少高达 87%，并降低能耗。
海水中矿石电解生产炼钢用铁合金，俄勒冈大学，733,689 美元。俄勒冈大学旨在展示一种新型替代炼铁工艺，其规模为 1 公斤铁/小时，基于使用海水作为电解质的水电解积原理。
该团队包括 NETL、俄勒冈州立大学和 De Nora Tech LLC，正在寻求重新构想现有的氯碱生产工艺，以将矿石中的氧化铁还原为金属铁。这种直接通电的“氯铁”工艺将矿石还原为金属，在低温下不会直接排放 CO 2，但由于海水电解质，还同时产生氢氧化钠和氯这两种高产量的商品化学品。当使用可再生电力运行时，该过程具有深度脱碳潜力。然而，即使在现有的低碳电网上，该工艺也可以减少约 70% 的炼铁排放，并间歇运行以充分利用可再生能源。
采用替代喷射和搅拌技术的净零碳 EAF 炼钢技术开发和工业示范，普渡大学西北分校，7,158,034 美元。通过工业试验，普渡大学西北分校及其合作伙伴（纽柯公司、林德公司、卡内基梅隆大学）旨在在商业规模的电弧炉 (EAF) 中展示一系列替代搅拌、氧化和发泡技术。
该团队将开发新颖的气体注入技术，旨在将低碳还原气体输送到钢浴深处，利用“软”氧化技术（例如CO 2以实现有效混合），开发替代发泡剂，并最终实现第一个-使用无化石碳喷射剂并辅以电磁搅拌技术的电弧炉炼钢的独一无二的示范。电弧炉炼钢在美国占主导地位，在其加工过程中消除化石碳喷射将减少 40% 的直接排放。该项目包括开发集成虚拟电弧炉（IVEAF）平台，为钢铁制造商提供优化自身流程并实现广泛减排的工具。
