比爾·蓋茨支持的初創企業正在生產零排放鋼材 - 彭博社

科羅拉多州博爾德市的Electra旨在開發無排放且能耗更低的鋼鐵生產工藝。

攝影師：Chet Strange/Bloomberg

Sandeep Nijhawan提出了四個涉及全球氣温上升的業務創意，在2020年3月與比爾·蓋茨創立的Breakthrough Energy Ventures的投資者會面時展示。Nijhawan剛剛從創立了兩家初創公司離職 —— 一家是關於氫能的，另一家是關於電池的 —— 他只有七張幻燈片要展示。他演示文稿中的第一個點子是不使用煤炭、高温或排放，僅靠可再生電力生產鐵。

“就讓我在這裏打住吧，”BEV投資者戴夫·丹尼爾森告訴他。“如果你能做到這一點，那就是我要做的事情。我不想聽後面三個點子了。”

鐵當然佔鋼鐵中物質的98%，這種無處不在的材料建設了現代世界。在煤炭加熱的爐子中，温度超過1400°C（2500°F），煤炭中的碳與鐵礦石中的氧結合，分離出雜質和不需要的氧原子，釋放出大量二氧化碳。

後續的步驟將鐵轉化為鋼，但生產鐵的步驟佔據了產生的温室氣體的90%。鋼鐵生產佔每年排放到空氣中的温室氣體的7% —— 超過航運和航空業的氣候影響總和。在温度較低且無需煤炭的情況下生產鐵將跳過最大排放的步驟，而不依賴昂貴的技術。

Sandeep Nijhawan攝影師：Chet Strange/Bloomberg這就是為什麼Nijhawan的想法引起了Danielson的注意：價格實惠的綠色鋼鐵非常重要，可能會顛覆一個每年創造超過8700億美元收入的行業。在獲得BEV和其他投資者225萬美元的支持後，Nijhawan開始了Electra —— 隱身模式下 —— 就是為了做到這一點。

您可以在彭博綠色頻道的 Zero 播客中聽到Nijhawan的訪談，也可以 閲讀完整的文字記錄 在這裏。訂閲 Zero Apple， Spotify， Google，以及 Stitcher。

讓電子開始工作

作為一家初創公司的典型做法，Electra最初在一個車庫裏進行實驗。Nijhawan的前同事Quoc Pham加入公司，擔任聯合創始人兼首席技術官。他的第一項工作是弄清楚是否可能將鐵礦石溶解在酸性水中。

失敗發生在幾周內。“我有個壞消息要告訴你，“範告訴尼加萬。“這可能是我創業生涯中最短暫的一次創業。”

為了瞭解出了什麼問題，讓我們看看從鋼鐵生產中減排的三種已知方法。

首先，捕捉過程中產生的排放物並將其深埋地下。第一座這樣的工廠建於2016年在阿拉伯聯合酋長國，但由於碳捕捉技術的前期費用，自那以後就沒有建造過。

其次，使用氫替代煤。去年首批使用氫生產的鋼鐵出貨了，但商業量要到2026年才能供應。而且由於用可再生電力製造的氫仍比煤貴，公司被迫使用高品位的鐵礦石，而這種礦石並不多。

“世界上可用於鋼鐵生產的高品位礦石正在枯竭，“尼加萬説。

第三，使用電力。像鋁、銅和鋅這樣的金屬是用電力製造的 —— 誠然，數量比鐵少得多。在電力變得便宜之前，想到將其應用於鐵的生產是不經濟的。

然而，你不能將電力通過固體鐵礦石。一個解決方案是將其熔化。這就是2012年創立的波士頓金屬公司所做的事情。在過去的10年裏，它一直在完善和擴大這項技術，這項技術通過使用足以為數千户家庭供電的電力將鐵礦石加熱至1400°C，然後將其濃縮到一個不比垃圾箱大多少的金屬盒中。

Electra實驗室的實驗設備。攝影師：Chet Strange/Bloomberg將如此大量的電力集中到如此小的區域必須使用特殊材料。波士頓金屬公司可以使用碳作為電極——一種允許能量流動而不會自身熔化的設備——但這也會產生二氧化碳，違背使用綠色電力的初衷。波士頓金屬公司找到了一種由鐵和鉻組成的替代材料，但到目前為止，它只在試驗規模上起作用。

Nijhawan不想熔化任何東西。一旦你讓一個過程運行在熔融金屬的温度下，它就必須24小時、365天不停地運行。如果停止了，礦石就會凝固，需要放入新的槽中，導致數月的延遲。因此，這個過程必須從温度的角度來看是“温和的”，他説——温度不會比“沖泡咖啡”的温度更高。這將使得啓動和停止變得容易，並且可以依賴間歇性可再生能源。但是要讓這個過程在如此低的温度下運行，需要Pham將鐵礦石溶解在帶有酸的水中。

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“我對所有[投資者]的説法是：‘看，我不知道這是否能做到。我已經仔細思考了這個問題並諮詢了專家。我認為有一條可行的道路，” Nijhawan説。“我所需要的只是不到10個人，也許一年或一年半的時間來把這件事做到底。”

他不必等那麼久。Pham回到繪圖板，閲讀科學文獻並諮詢專家，包括哥倫比亞大學化學冶金學教授丹·斯坦加特。經過數週的嘗試新實驗，他找到了一個成功的變通方法。

Electra現在退出隱身模式，並拒絕公開透露其確切的過程。然而，Nijhawan和Pham分享了足夠的細節，讓獨立專家確認該公司聲稱的技術可行。

Electra實驗室內的測試裝置，旁邊是阿諾德·施瓦辛格的照片。據Electra高級科學家Colleen Wallace稱，這個裝置被暱稱為“阿諾德”，因為它“舉鐵”。攝影師：Chet Strange“Electra設法完成了一項困難的轉化，只使用電力就將氧化鐵轉化為鐵，而且在如此低的温度下，” 卡內基梅隆大學副教授Venkat Viswanathan説。“他們採取的步驟讓鐵以恰到好處的狀態。”

該公司在科羅拉多設施的參觀也突顯了其進展。沒有燃煤爐或熔融金屬，實驗室演示展示了鐵礦石如何被溶解。在電化過程運行後，Electra生產出大小如辦公紙張的板，上面覆蓋着厚厚的鐵金屬層 — 外觀呈銀灰色，重量驚人。

這些實驗的成功幫助Electra從BEV、礦業巨頭BHP集團、總部位於新加坡的淡馬錫控股、亞馬遜公司和其他幾家投資者那裏共籌集了8500萬美元。現在他們只需要擴大技術規模。

鐵器時代，繼續

Electra承諾明年建造一個設施，將擁有幾塊商業規模的鐵板；幾年後，計劃在更大的工廠生產成千上萬塊板。隨着瑞典鋼鐵巨頭SSAB計劃在2026年生產商業數量的無碳鋼，以及波士頓金屬公司承諾在2026年生產無排放的鐵，這場競賽正式開始。

一個全尺寸的商業Electra工廠將比傳統的鋼鐵廠小得多，後者每年可以生產200萬公噸鋼鐵，造價超過10億美元，規模如此之大，以至於整個城鎮圍繞它們而建。Electra將尋求建造每年只生產30萬噸鋼鐵的工廠，這樣的規模將使這家初創公司能夠將自己置於現有電弧爐附近。這些爐子可以回收廢鋼，並且還可以使用Electra生產的鐵並調整工藝以添加更多的新鐵而不是廢鋼。

使用帶有或不帶雜質的鐵礦石在Electra製造的鐵板的示例。攝影師：Chet Strange/Bloomberg另一個優勢可能是將Electra工廠建在靠近鐵礦石礦山的地方，這些地方通常遠離城市中心，靠近可以建設可再生能源的土地。Electra工廠可以在現場將礦石加工成鐵並去除所有雜質，大大減少需要運送到鋼鐵廠的材料量，進一步降低成本。

這甚至可能是Electra的第一個商業應用。在想出一種溶解鐵礦石的工藝時，該公司還設法比傳統的鍊鋼更容易地去除雜質：在較低温度下，雜質不會像在1600°C的爐子中那樣發生化學反應。世界上有數十億噸低品位的鐵礦石。Electra可能有可能在這些礦山附近建立工廠，並使現有的運營變得經濟可行。

“在初創公司中，要麼成功，要麼失敗，這是真實存在的，”Nijhawan説。“你沒有10年的時間來開發新的科學。説實話，你必須置身於這種高壓鍋中，而不是擁有無限的時間和資源來看看是否可以用不同的方式做事。”