比爾·蓋茨支持的初創公司Electra試點綠色鋼鐵生產工藝，計劃建廠 - 彭博社

Electra已經開發出一種利用低排放電化學過程和可再生能源驅動的方法來精煉鐵礦石。

攝影師：Chet Strange/Bloomberg得到比爾·蓋茨支持的初創公司Electra表示，現在可以在商業規模的原型機上製造無排放的鐵，而無需熔化礦石。對於這項只有幾年歷史並承諾在減少碳足跡方面邁出重要一步的技術來説，這是一個重要的里程碑。生產沒有巨大碳足跡的鋼鐵的競賽。

鋼鐵是一種關鍵的建築材料，每年佔全球二氧化碳排放量的7%，超過了航運和航空的影響總和。當Electra在2022年退出隱身模式時，這家總部位於科羅拉多州的初創公司展示了一項推動已知電化學邊界的技術。很快，它發現自己處於一個擴大規模並展示可以廉價生產綠色鋼鐵的競賽中。“我們對這種材料有如此多的需求，”Electra首席執行官Sandeep Nijhawan説。

Sandeep Nijhawan攝影師：Chet Strange/Bloomberg動力的驅動者是汽車製造商、電器品牌和設備製造商，他們願意為零排放鋼支付溢價價格，以實現他們的氣候承諾。 “沒有客户需求，很難吸引投資者，”彭博新能源財經（BloombergNEF）技術、行業和創新研究經理克萊爾·柯瑞（Claire Curry）表示。“大品牌願意為低碳鋼支付高達50%的溢價價格。”

這就是為什麼許多初創公司已經獲得了鉅額投資。去年，總部位於瑞典的初創公司H2 Green Steel籌集了16億美元的股本，這是2023年初創公司最大的融資之一。Electra計劃向鋼鐵製造商供應其綠色鐵，以將其轉化為綠色鋼鐵，而H2 Green Steel計劃建造一個大型工廠，到2026年將投入運營。

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揭秘零排放鋼鐵的隱秘初創公司（播客）

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鋼鐵生產是一個兩步過程。第一步涉及取出含有鐵和氧化合物的鐵礦石，並用通常是煤的東西處理它，以去除氧氣，留下鐵。 鋼鐵生產中超過90%的二氧化碳排放來自這一步驟。 然後將這種鐵與少量其他金屬甚至一些碳混合，製成不同類型的鋼，如碳鋼或不鏽鋼。

有三種主要方法來製造零排放鋼鐵。從傳統鍊鋼過程中捕捉排放物並將其深埋地下，這種方法已在阿聯酋的一家工廠中使用。用無碳燃料（如可再生能源驅動的氫氣）取代煤炭，這就是H2 Green Steel所做的。最後，使用無碳電力從鐵礦石製取鐵，這就是Electra所做的，然後在現有的電弧爐中將其轉化為鋼。

一名員工正在檢查酸槽，這是Electra在鐵礦石溶解過程中的關鍵步驟之一。攝影師：Chet Strange/Bloomberg碳捕捉並未起飛，大型鋼鐵廠沒有進一步的建設。H2 Green Steel預計將於2026年完成其250萬噸工廠，但其工藝僅與高品位鐵礦石競爭力相當，因此限制了其替代所有鋼鐵生產的適用性。到目前為止，希望僅使用電力進行鋼鐵生產的初創公司尚未達到商業階段。

這就是為什麼Nijhawan及其團隊急於行動的原因。“我們從一個PowerPoint願景發展到三年半內建立了一個試點，” Nijhawan説。“這速度太瘋狂了。” 他的目標是到2027年建成一個5萬噸的工廠，並且同一地點將在2029年擴展到百萬噸規模。

埃萊克特拉的工藝涉及將鐵礦石加熱至400攝氏度(752華氏度)與氫氣一起。然後在酸中溶解礦石，這也會分離出任何沙子。在温度約為60攝氏度——比咖啡還要涼爽——通過鐵礦石-酸混合物通電，足以將氧氣從氧化鐵中分離出來，留下鐵的銀灰色板塊，無排放。整個過程需要三到五天，根據埃萊克特拉的首席技術官Quoc Pham説。

Quoc Pham攝影師：Chet Strange/Bloomberg埃萊克特拉的其他競爭對手包括總部位於美國的波士頓金屬公司。與埃萊克特拉一樣，它依靠電力製造綠色鐵，並且已經籌集了2.62億美元。成立於2012年，但仍未建成商業規模的工廠。

自從埃萊克特拉在2022年退出隱秘模式以來，另一家有前途的初創公司已經出現：總部位於澳大利亞的Element Zero表示可以在低於400攝氏度的條件下僅使用電力將鐵礦石轉化為鐵。到目前為止，它只展示了在小規模下運行，並且預計要到2030年才能建成商業規模的工廠。

埃萊克特拉和Element Zero採用低温工藝的優勢在於可以在不費力的情況下啓動和停止鐵礦石轉化為鐵的過程。如果目標是在太陽能和風能可用時使用它們，這一點非常重要。波士頓金屬公司無法做到這一點，因為熔融金屬會凝固並破壞他們的反應器。

所有三家初創公司的目標都是為一家鋼鐵生產商提供無碳鐵，該生產商在電弧爐中使用廢鋼和原生鐵混合物生產鋼鐵。如果該過程由可再生能源供電，從鐵礦石到鋼鐵的整個循環都可以實現零排放。

密歇根大學機械工程副教授Venkat Viswanathan表示：“我預計這個領域會有更多初創公司湧現。工業過程的電氣化正在加速發展。”

Electra的成品上的鐵礦石和精煉氧化鋁。攝影師：Chet Strange/Bloomberg2022年，Electra的20多名員工能夠製造出重量為幾公斤、大小如辦公紙的鐵板。該公司與一家麪包店共享空間。現在，Electra已經接管了麪包店，約有100人在工作，並生產重量超過100公斤的無碳鐵板。

“我們懷念那種氣味，”Electra的首席技術官Pham説。他表示，一座百萬噸的鐵廠將包含數百甚至數千種Pham團隊今天在試驗規模工廠中展示的鐵板。

Nijhawan和Pham都表示，推動鐵生產的電力化的一個關鍵優勢是可以使用任何類型的鐵礦石。世界各地的垃圾堆中有數十億噸這樣的原材料，使其非常便宜獲得。該公司表示，甚至可以從低品位礦石中分離出有用的原材料，如用於製造鋁的氧化鋁，並創造額外的收入來源。

目前，Electra消耗的能量大致與傳統的鍊鐵過程相當。在過去的18個月裏，Pham及其團隊還努力降低能源消耗。電力比燃燒煤炭更昂貴，因此降低能源使用量對於保持價格競爭力至關重要。“理想情況下，電化學鍊鐵工藝應該比傳統方法節約大量能源，”Viswanathan説。

前方有很多挑戰。BNEF的分析師Julia Attwood表示：“即使你已經解決了技術問題，仍然有大量後勤挑戰需要克服。”

員工們將塗有99%純鐵的電極從Electra設施的電化學電池中取出。攝影師：Chet Strange/Bloomberg依賴氫氣或僅依賴電力的公司將需要獲得大量綠色電力，這可能很困難，因為全球各國政府正在努力建設足夠的太陽能和風能。雖然氫氣可以改造現有的鋼鐵廠，但依賴電力的鐵生產公司將不得不從零開始建造新工廠。“這是一個更艱鉅的經濟挑戰，”Attwood説。

Electra現在專注於尋找建造其第一座商業規模工廠的地點。它已經列入了一些潛在地點，但Nijhawan不會透露細節，甚至不會透露他正在關注的國家。這家初創公司已經與一些世界上最大的鐵礦石生產商（包括BHP）、鋼鐵生產商（包括Nucor）和設備製造商建立了合作關係。Electra迄今已從包括比爾·蓋茨支持的突破能源風險投資、卡普里康投資集團、新加坡淡馬錫和亞馬遜氣候承諾基金在內的投資者那裏籌集了8500萬美元資金。 （彭博新聞母公司彭博LP的創始人和大股東邁克爾·布隆伯格是突破能源風險投資的投資者。）

下一輪價值1.5億美元的融資將使其能夠購買商業工廠用地並資助工程設計。之後，Nijhawan估計，一座百萬噸工廠的成本約為16億美元，這意味着他將不得不籌集更多資金。

H2 Green Steel能夠籌集數十億美元，因為它已經預訂了約120萬噸無排放鋼材，價格比傳統鋼材高。Nijhawan並不擔心競爭。他的目標是效仿這家瑞典初創公司，並努力從汽車製造商和電器製造商那裏獲得訂單。

“機會和問題的規模如此之大，解決它將有多種途徑，”Nijhawan説。“我並不是被競爭威脅所迫。相反，我是被需求所推動。”