Die Weltstahlindustrie verbraucht etwa 8 % der globalen Primärenergie und trägt, wenn man so sagt, etwa dazu bei 7 % des gesamten CO2e. Das ist ein großes industrielles Emissionsproblem, und es wird nicht verschwinden, weil wir aufhören, Stahl zu verwenden. Aber es gibt eine Menge guter Nachrichten über Stahl.
Als Hintergrundinformationen beschäftige ich mich schon seit geraumer Zeit mit den großen Problemen des Klimawandels und der Bewertung von Lösungen. Ich habe mich natürlich zuerst mit den Big Hittern befasst, die sich als einfache Lösungen erwiesen haben.
Elektrizität? Wind und Sonne werden den Großteil der Schwerlast übernehmen. Hydro, Geothermie und ein bisschen Gezeiten runden die Mischung ab. Eine Reihe von HGÜ und eine ziemlich angemessene Menge an Netzspeichern, meist geschlossene, flussabwärts gepumpte Wasserkraft, werden den Rest erledigen.
Bodentransport? 100 % elektrifiziert oder nah genug, dass es keine Rolle spielt. Viele winzige elektrische Elektrofahrzeuge schwirren durch unser zunehmend urbanes Leben. Transit. Virtuelle Arbeit. Elektroautos für Menschen, die wirklich Platz brauchen und gerne pendeln. Elektro-Lkw aller Größenordnungen und Reichweiten. Ja wirklich. Und eine vollständig elektrifizierte Schiene, wie sie alle Kontinente bereits erreichen, wobei Nordamerika ein widerspenstiger und „außergewöhnlicher“ Ausreißer ist.
Aber dann gibt es die schwierigeren Ziele. Die habe ich in den letzten Jahren durchforstet.
Landwirtschaft? Nun, Agrigenetik stickstofffixierender Mikroben und Pflanzen, um die Natur die schwere Arbeit erledigen zu lassen, anstatt fossile Brennstoffe in Ammoniak umzuwandeln, ist ein Anfang. Es reduziert auch das Problem, dass Ammoniak zu Lachgas mit hohem GWP wird. Präzisionslandwirtschaft mit viel geringeren Mengen an Düngemitteln und dergleichen genau dort, wo sie benötigt werden, einschließlich Schwerlastdrohnen, um Bodenverdichtung zu vermeiden, leistet viel mehr. Subsistenzbauern vom Land zu holen und sich viel mehr der hochautomatisierten Landwirtschaft zuzuwenden, ist groß. Grünes Ammoniak für deutlich geringeren Restdüngerbedarf. Und Landwirtschaft mit geringer Bodenbearbeitung, um Kohlenstoff im Boden zu halten. Diese Reihe von Bewertungen hat eine Weile gedauert, und es gibt dort noch viel mehr zu lernen, aber der Weg ist dennoch klar.
Luftfahrt? Steigende Reichweiten für Batterie-Elektrofahrzeuge, eine Zeit des Batterie-Hybrids für Umleitungs- und Kreisfahrten, SAF-Biokraftstoffe für die Langstrecke und schließlich Batterie-Elektrotechnik für alles. Natürlich sinkende CO2e-Biokraftstoffe, da Landwirtschaft und Biokraftstoffprozesse elektrifiziert und dekarbonisiert werden.
Schifffahrt? Batterieelektrisch für die gesamte Binnenschifffahrt, zwei Drittel des Kurzstreckenseeverkehrs und Biodiesel für den Rest. Gleiche Motoren, gleiches Bunkern in Häfen, etwas bessere Energiedichte, sauberere Verbrennung und meistens wird es trotzdem weit weg von Menschen verbrannt.
Zement? Wir haben viele Lösungen, sie kosten nur mehr. Und wir haben Massenholz und mehr Wiederverwendung von Gebäuden, um viel Zement zu vermeiden.
Wohn- und Gewerbebauten? Wärmepumpen liefern drei Einheiten Wärmeenergie für jede Einheit Strom, wobei der Strom jedes Jahr grüner und grüner wird. Umstellung auf Massivholz und kohlenstoffarmen Zement, um den verkörperten Kohlenstoff zu reduzieren.
Industrielle Hitze? Wärmepumpen wiederum für die 45 % der Wärme unter 200 °Celsius für massive Energieeinsparungen. Und mehrere meist elektrische andere Lösungen, einschließlich Isolierung, Widerstand, Induktion, Elektromagnetismus, elektrisches Plasma und thermische Speicherung für die höheren Temperaturen, die typischerweise mit erheblicher Effizienz gewinnen, so dass der Energiebedarf geringer ist.
Aber es gab einen herausragenden Hitter. Was ist mit Stahl?
Diese 7 % CO2e sind ein großer Keil, über den ich nur eine These formuliert habe, aber nicht tief darin eingetaucht bin. Leute, die meine Sachen lesen, werden wissen, dass eines der wichtigsten Dinge, die ich zu tun versuche, darin besteht, Problembereiche Jahrzehnt für Jahrzehnt bis 2100 in die Zukunft zu projizieren. Und so fange ich endlich damit an. Es steht seit ein paar Jahren auf meiner To-do-Liste, aber eine kürzliche Kommunikation mit einem Metallingenieur mit einer länderübergreifenden Karriere in der Stahlbranche, Briana Binnieveranlasste mich, endlich mit dem Graben anzufangen.
Binnie ist in der Stahlbranche tätig und kennt die Nachfrage nach Pipeline-Stahl sehr gut. Sie stolperte über meine Einschätzung von Pipelines vs. HGÜ und streckte die Hand aus. Ich teilte meine These über die globale Dekarbonisierung von Stahl mit, einschließlich meines Bewusstseins, dass ich noch nicht genügend Forschung betrieben hatte, um Fehlerbalken innerhalb der Skala des Diagramms zu halten, wenn ich das Problem und die Lösung bis 2100 projizieren wollte.
Was ist das für eine These?
Da zwischen 2025 und 2030 der Spitzenbedarf an Öl und um 2035 der Spitzenbedarf an Erdgas erreicht wird, wird viel mehr Stahlschrott verfügbar werden, einschließlich der 3 Millionen Meilen langen US-Pipeline und 40 % der Tiefseeschiffe, die Kohle, Öl und Gas transportieren. Die USA beziehen bereits 70 % ihres Stahls aus Schrott über Elektrostahl-Minimills, und das wird sich weltweit noch viel stärker ausbreiten.
Die 15 % der Tiefsee-Massenschifffahrt, die Roheisenerz sind, wird dadurch stark zurückgehen, und höhere Treibstoffkosten für die Schifffahrt führen zu einer stärkeren Verarbeitung vor Ort. Viel mehr Reduzierung mit direktem Strom oder Wasserstoff vor Ort, wo das Erz abgebaut wird, stattdessen HBI oder Stahlbarren in Containern.
Da die Versandpreise für ausländischen Stahl steigen und sich die Verfügbarkeit von Legierungen ändert, wird mehr Material ersetzt.
Da China seinen massiven Ausbau der Infrastruktur, die lokale Verschrottung und die Elektrostahl-Minimills größtenteils abgeschlossen hat, wurde die weltweite Nachfrage durch die Nachfrage der „Gürtel und Straße“-Initiative anderswo ausgeglichen. Reduzierte Nachfrage aus der Industrie für fossile Brennstoffe, wenn sie sich abschwächt.
Höchste Bevölkerungszahl zwischen 2070 und 2100, daher Abflachung des Nachfragedrucks dort, entgegengenommen durch zunehmenden globalen Wohlstand.
Dies führt zu einem deutlich reduzierten Bedarf an neuem Stahl, wobei der Großteil der Stahlnachfrage von Elektrostahl-Minimills gedeckt wird, die mit Stahlschrott und erneuerbarem Strom gespeist werden.
Binnie lieferte einige hervorragende Beobachtungen. Einer davon ist, dass die globale Automobil- und Leichtfahrzeugindustrie ein wichtiges, beständiges und wachsendes Nachfragesegment ist, während die Industrie für fossile Brennstoffe von Booms geprägt ist. Ein weiterer Grund ist, dass Elektrolichtbogenöfen (EAF)-Minimills, die Stahlschrott fressen, einige Herausforderungen mit den ~25 % an neuem Stahl haben, die sie benötigen, um viele hochwertige Legierungen zu ermöglichen, da die direkte Reduktion von Eisen zu abgerundeten Pellets führt, die etwas mehr sind aufgrund der thermischen Eigenschaften teuer in der Anwendung. Interessante Sachen zum Ausgraben.
Und so habe ich mich damit beschäftigt. Es gibt einige interessante Ergebnisse. Einer davon ist, dass es trivial ist, Statistiken zu globaler Stahlproduktion und -verbrauch nach Land und Produktionsmethode zu finden, aber dass es schwierig ist, die Stahlnachfrage nach Wirtschaftssegmenten zu finden. Möchten Sie wissen, wie hoch die Stahlproduktion und der Inlandsverbrauch in Indonesien im Jahr 1978 waren? Einfach. Sie wollen wissen, wie viel Stahl die globale Automobilindustrie oder die Öl- und Gasindustrie im vergangenen Jahr gekauft haben? Hart.
Aber wie im Titel angedeutet, gibt es einen Datenpunkt, der es wert ist, genannt zu werden, der Stahl, der nur in US-Pipelines für Schrott verfügbar ist. Mit dem Höhepunkt der Ölnachfrage in diesem Jahrzehnt und dem Höhepunkt des Erdgasverbrauchs im nächsten Jahrzehnt werden sich die meisten Pipelines der Welt in den nächsten 40 Jahren in leicht zugänglichen, leicht abzubauenden Stahlschrott verwandeln, der an der Oberfläche entlang läuft und darauf wartet, geschöpft, zerkleinert und verarbeitet zu werden in Elektrostahl-Minimills geschoben.
Wie viel Stahl ist das? Nun, eine durchschnittliche Pipeline hat etwa 50 Pfund oder 23 kg Stahl pro Fuß pro Analyse, was gut genug für Serviettenmathematik ist. Die USA haben ungefähr 3 Millionen Meilen an Pipelines gemäß dem jüngsten US-Transportplan, den ich kürzlich bewertet habe (tl’dr: gute Absichten, schwache Hebel, einige klare Fehlschläge).
Das ergibt etwa 350 Millionen Tonnen Stahl, von denen der größte Teil zerrissen und in den kommenden Jahrzehnten zu neuem Stahl für produktivere und weniger schädliche Endanwendungen verarbeitet wird. Wie viel ist das in vergleichbaren Zahlen?
Nun, die USA konsumieren etwa 86 Millionen Tonnen Stahl pro Jahr Damit belegt es heute den vierten Platz hinter China, Indien und Japan. Oh, noch ein interessanter Datenpunkt. China produziert und verbraucht etwa zehnmal so viel Stahl wie Indien, der Zweitplatzierte, und mehr als der Rest der Welt zusammen. Es ist die viel produktivere Umkehrung der US-Militärausgaben.
Ich werde auf diesen Punkt in einem zukünftigen Artikel in dieser Serie über Stahl zurückkommen, aber bleiben wir vorerst bei Pipelines und den USA. Diese 350 Millionen Tonnen zu verschrottendem Stahl entsprechen der gesamten Stahlnachfrage von vier Jahren im Land.
Das ist ein Hinweis auf das Ausmaß der Infrastruktur für fossile Brennstoffe, die weltweit darauf wartet, eingeschmolzen und in Windturbinen und Solarpanelhalterungen, in Elektroautos und Fahrräder, in HGÜ-Sendemasten und Batteriegehäuse umgewandelt zu werden. Wir haben enorme Mengen an Eisen und Kohle abgebaut, um eine Infrastruktur aufzubauen, um fossile Brennstoffe zu extrahieren, zu verarbeiten, zu veredeln und zu verteilen, und wir werden jede Menge Stahlschrott haben, mit dem wir arbeiten können.
Ich mag keine Paywalls. Du magst keine Paywalls. Wer mag Paywalls? Hier bei CleanTechnica haben wir eine Zeit lang eine begrenzte Paywall implementiert, aber es fühlte sich immer falsch an – und es war immer schwierig zu entscheiden, was wir dahinter setzen sollten. Theoretisch gehen Ihre exklusivsten und besten Inhalte hinter eine Paywall. Aber dann lesen es weniger Leute! Wir mögen Paywalls einfach nicht und haben uns daher entschieden, unsere abzuschaffen.
Leider ist das Mediengeschäft immer noch ein hartes Halsabschneidergeschäft mit geringen Margen. Es ist eine nie endende olympische Herausforderung, über Wasser zu bleiben oder vielleicht sogar – keuchen – wachsen. So …