迈向更环保钢铁之路：COGNE 和钢铁行业如何使其生产更具可持续性

绿色生产带来竞争优势：为何行业刻不容缓——迈向零排放钢铁之路

钢铁是现代文明的支柱，同时也是其最大的环境负担之一。钢铁行业约占全球温室气体排放量的9%，目前正面临着历史上最重大的技术和经济转型。各方压力与日俱增：更严格的气候目标、欧盟新的碳边境调节机制（CBAM）以及日益挑剔的客户，都迫使钢铁行业迅速采取行动。但是，如何才能实现从高排放高炉到气候中和材料的转型？本文从电弧炉回收利用的巨大经济意义，到绿色氢能带来的技术革命以及副产品的巧妙利用，探讨了全球钢铁转型的多方面措施、挑战和地缘政治风险。可以肯定的是，向绿色钢铁转型不再仅仅是一个环境问题，它将决定整个工业化国家未来的竞争力。.

钢铁革命：工业需要与生态责任之间

为什么世界上最脏的材料需要清理——否则市场会对其进行惩罚

钢铁生产是现代文明中最古老、最不可或缺的工业形式之一，同时也是环境破坏最大的工业形式之一。钢铁是建筑、桥梁、车辆、机器以及无数日常用品的支柱。然而，这种材料的生态代价巨大：全球钢铁行业目前约占全球温室气体排放量的9%。这使其成为最大的单一工业排放源之一，甚至超过了航空旅行，其排放量堪比整个大陆的碳排放总量。仅在德国，钢铁行业每年就排放约5100万吨二氧化碳，约占德国工业总排放量的30%，以及全国二氧化碳总排放量的7%左右。因此，向可持续钢铁生产转型并非出于善意，而是出于经济和战略上的必然选择，这将对企业、市场乃至整个工业社会产生深远的影响。.

一种承载着沉重生态遗产的材料

要了解挑战的规模，必须先了解传统炼钢工艺的基本原理。在经典的炼钢高炉工艺中，铁矿石在超过1500摄氏度的高温下，利用焦炭（一种富含碳的煤制物质）进行还原。该工艺平均每生产一吨粗钢，就会在全球范围内排放约2.32吨二氧化碳。这并非可以通过改进控制来弥补的技术缺陷，而是该化学工艺固有的特性。焦炭中的碳并非作为能源，而是作为化学还原剂。它与铁矿石中的氧结合，最终以二氧化碳的形式排出高炉。根据世界钢铁协会的计算，炼钢高炉工艺的二氧化碳排放强度平均为每吨粗钢1.7吨，而以废钢为基础的电弧炉炼钢工艺仅产生约0.7吨二氧化碳。采用绿色氢气直接还原，可将每吨钢的二氧化碳排放量降低至 0.2 吨——与传统的炼钢高炉工艺相比，二氧化碳排放量减少了近 90%。.

全球形势既清晰又令人担忧：全球每年约生产18亿吨钢铁，其中绝大部分仍然来自高排放的炼钢高炉工艺。到2024年，电弧炉炼钢仅占全球总产量的29.1%。虽然这一比例正在增长，但转型速度远不足以实现气候目标。钢铁行业必须在2030年前减排约30%，并在2050年前实现气候中和——以目前的转型速度来看，这一目标几乎无法实现。.

电烤箱作为第一杠杆：回收利用作为一项被低估的经济因素

电弧炉（EAF）是目前最容易获得且已大规模应用的替代高炉炼钢工艺。与高炉不同，电弧炉无需焦炭或铁矿石，而是利用电能熔化废钢。根据所用电力结构的不同，电弧炉炼钢的二氧化碳当量排放量为每吨钢0.209至0.266吨。这是一个根本性的优势，同时也对国民经济产生了积极影响。.

德国钢铁回收与处置协会 (BDSV) 委托莱布尼茨经济研究所 (RWI) 进行的一项研究，首次精确量化了德国钢铁回收的经济效益：在德国国内钢铁生产中使用加工后的废钢每年可节省约 62 亿欧元的原材料和环境成本；在欧盟层面，这一效益约为每年 280 亿欧元。到 2024 年，德国 46% 的钢铁产量将以加工后的废钢为基础；在欧盟，这一比例更高，达到 59%。2024 年，德国整个钢铁回收行业的销售额约为 57 亿欧元，直接雇佣了约 14,700 名员工；而包括间接影响在内，则保障了约 36,700 个就业岗位。.

德国出口大量废钢：2025年前11个月，废钢出口量增长4%，达到715万吨，而进口量下降11%，至371万吨。因此，德国仍然是废钢的结构性净出口国——这一地位引发了关于如何优化分配这种宝贵再生原材料的战略性问题。每一吨出口的废钢都是国内电钢厂的潜在原料，因此也错失了减少国内排放的机会。全球钢铁回收率已达到约90%——这是一个令人瞩目的高数字，但也表明进一步提高的潜力有限。因此，未来不仅在于回收利用，更在于对原生钢铁生产进行根本性的变革。.

将废气净化视为一项持续的投资任务

无论钢铁厂采用高炉炼钢还是电弧炉炼钢，生产过程都会产生大量的空气污染物排放，包括颗粒物、重金属化合物、氮氧化物、二氧化硫和有机化合物。近几十年来，控制这些污染物排放已发展成为一个独立的技术领域，并取得了显著进展。.

现代废气净化系统涵盖多种技术：静电除尘器分离带电颗粒，布袋除尘器高效捕集废气中的细小粉尘，湿式化学洗涤器去除可溶性污染物。针对特定工艺步骤，例如不锈钢生产中使用的氩氧脱碳（AOD）转化器，已开发出专门的抽吸系统，可直接在源头捕集反应室产生的蒸汽和细小粉尘，防止其扩散到工作区域或大气中。持续投资升级此类系统的企业不仅出于环保意识，也出于经济考量：现代化系统更加节能，维护成本更低，并且符合日益严格的排放标准，从而确保长期运营许可。.

此外，精准全面的排放监测不再仅仅是技术上的必要，更是监管要求。连续排放监测系统提供实时数据，这些数据必须传输给相关机构。国际管理标准ISO 14001和ISO 50001在此方面发挥着核心作用：ISO 14001规定了系统化环境管理体系的要求，使组织能够改善其环境绩效并履行法律义务。ISO 50001侧重于能源管理体系，旨在持续提高能源利用效率。全球已有超过50万份ISO 14001认证，其中德国约有13400份。此外，还有一些更具体的标准，例如用于温室气体排放量化和报告的ISO 14064，以及用于计算产品碳足迹的ISO 14067。这一监管框架为监管机构、客户、投资者和公众创造了可比性、透明度和信任。像FERALPI STAHL这样的领先钢铁公司持​​有EMAS认证——欧盟最高级别的环境管理认证——该认证要求每年进行审核，并证明其运营中的气候保护措施超过了法定最低标准。Badische Stahlwerke也将EMAS以及ISO 14001和ISO 50001标准牢固地融入到其业务流程中。.

COGNE Acciai Speciali：一家不锈钢制造商如何证明这一点

在战略辩论中，一个常常被抽象化的问题——即中型不锈钢生产商如何在现有运营中实现可持续转型——在总部位于意大利北部奥斯塔山谷的科涅特种钢公司（COGNE Acciai Speciali）身上得到了富有启发性的展现。该公司生产不锈钢和镍基合金长材，在三大洲拥有七家工厂，包括位于德国、瑞典、瑞士和英国的工厂。自2024年1月起，该公司已将其所有欧洲生产基地的电力全部切换为可再生能源。这使得科涅所有欧洲工厂的范围2排放量降至零——这在业内绝非惯例。.

但科涅公司更进一步。在其位于奥斯塔的总部，“科涅绿色氢能”项目的试点阶段于2025年9月启动。该项目的核心是一台基于阴离子交换膜（AEM）技术的1.008兆瓦电解槽，每年可生产165吨氢气。这些绿色氢气直接来自可再生能源：一座新建的水电站位于流经工厂的巴尔泰亚河畔，配备三台福伊特水力涡轮机，平均额定输出功率为315千瓦；工厂屋顶的光伏系统进一步补充了能源自给自足。其节能潜力显而易见：每使用一吨绿色氢气，即可避免高达26吨的二氧化碳排放，这些排放原本会因工业热处理中使用天然气而产生。初期，这些氢气将完全用于70台热处理炉中的一台——这是该概念的示范，旨在逐步扩展。总投资额约为 790 万欧元，由意大利国家复苏计划 (PNRR) 共同出资，该计划是欧洲下一代欧盟计划的一部分。.

与此同时，科涅正在推行一项全面的认证战略。公司正在接受要求严苛的“责任钢铁”（ResponsibleSteel）认证的多阶段外部审核——这是一项国际标准，从可持续发展的角度审查从原材料采购到最终客户的整个供应链。外部审核旨在确保这并非“漂绿”，而是切实遵守既定标准。此外，公司还会发布年度可持续发展报告，该报告不仅记录了公司自身的排放情况，还涵盖了供应链各环节的要求。科涅不锈钢有限公司总经理伯恩德·格罗滕堡（Bernd Grotenburg）精辟地总结了公司的战略：绿色氢能不再是未来的项目，而是正在进行的脱碳战略的关键组成部分。科涅由此证明，对于专业不锈钢制造商而言，包含100%可再生电力、自主生产绿色氢能、分级认证和透明报告的综合可持续发展战略，既切实可行，又经济高效。.

碳边境调节：当监管框架演变为市场力量

目前对全球钢铁行业影响最大的监管工具之一是欧盟的碳边境调节机制（CBAM）。该机制的全面定价阶段已于2026年1月1日生效。CBAM要求某些高排放产品（包括钢铁）的进口商购买与欧盟排放交易体系（ETS）二氧化碳价格相对应的CBAM配额。其既定目标是防止所谓的“碳泄漏”：即高排放生产转移到缺乏类似气候保护法规的国家，这将使欧洲的气候政策在全球范围内失效。.

该定价体系技术复杂：它区分范围 1 排放，即钢铁生产过程本身的直接排放；范围 2 排放，即生产所需电力产生的排放；以及范围 3 排放，包括价值链上的其他间接排放，例如运输路线或上游工序的排放。欧盟范围内采用标准化的计算方法和基准来确定价格。初步市场观察显示，尽管实施了 CBAM，但迄今为止，预期的钢铁价格涨幅较为温和——这一现象可归因于欧洲生产商为捍卫市场份额而采取的定价策略，以及贸易商在 2025 年底的囤货行为。然而，中期来看，预计进口钢铁价格将上涨约 15%，并且预计所有相关供应国的主要贸易伙伴进口的扁钢产品将面临显著的 CBAM 附加费。这使得 CBAM 成为一项关键的竞争因素：早期投资于低排放工艺的钢铁生产商将比来自第三国的可持续性较差的竞争对手拥有结构性的成本优势。.

从炉渣到原材料：废物管理作为增值来源

可持续钢铁生产中一个看似微不足道，却在经济和生态方面意义重大的方面是生产过程中产生的副产品的管理。钢铁生产会产生各种类型的炉渣：高炉渣、生铁包渣、转炉渣和铸包渣。这些炉渣的化学成分和粒径各不相同，适合不同的再利用方式。.

数量相当可观：2023年，欧盟和英国共生产了3580万吨高炉矿渣，其中高炉矿渣1990万吨，炼钢矿渣1590万吨。利用率已非常高：2022年，99%的高炉矿渣被用作建筑材料或肥料。其中，82.5%的高炉矿渣用于水泥和混凝土，70.2%的炼钢矿渣用于道路建设。.

这种回收利用对环境的影响令人瞩目：仅在2023年，欧洲各地利用高炉矿渣就节省了4400万吨天然岩石。同年，用粒化高炉矿渣代替波特兰水泥熟料，减少了1200万吨二氧化碳排放。自2000年以来，通过矿渣回收利用累计减少了4.16亿吨二氧化碳排放——这一数字凸显了这项看似微不足道的循环经济措施的巨大规模。同时，它还避免了成本高昂的填埋处理，填埋不仅耗费大量资金，还占用大量土地。因此，像蒂森克虏伯这样的公司正在推行持续的零废弃策略，目标是充分利用所有产生的矿渣。.

在欧洲，约有23%的转炉渣仍被填埋或临时储存，这表明其利用率仍有提升空间。投资合适的加工技术可带来多方面的回报：更有效地利用所有原材料可从源头上减少浪费，并将副产品从成本因素转化为收入来源。这些回收服务的环境信息标准受UNI EN ISO 14021标准等多项法规的约束，该标准规定了供应商环境声明的透明要求。.

行业重点领域：B2B、数字化（从人工智能到扩展现实）、机械工程、物流、可再生能源和工业

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土壤和地下水：看不见的生态足迹

钢铁行业对环境的影响中，土壤和地下水污染这一方面往往被人们忽视。历史悠久的钢铁厂址常常受到遗留污染物的污染：重金属、焦炭生产过程中产生的多环芳烃（PAHs）以及其他工业污染物在土壤中积累了数十年。对于仍在生产的厂址而言，生产废料、污泥和工艺用水的储存或处置不当会显著增加污染物进入土壤和地下水的风险。.

因此，现代废物储存方案依赖于多层密封系统，以防止受污染的渗滤液渗入地下。定期的土壤和地下水监测计划可以及早发现潜在污染，防患于未然，避免引发代价高昂的修复措施。其经济逻辑显而易见：对安全储存基础设施和监测系统进行预防性投资，远比后续的土壤修复成本低得多。而土壤修复的成本，根据污染程度的不同，可能高达数百万甚至数十亿美元。此外，企业还能保护其运营许可证，并避免对受影响的居民和政府承担责任。.

水作为一种战略资源：被低估的足迹

钢铁行业的水资源消耗和污染问题远不如二氧化碳排放那样受到公众关注——尽管它们的实际意义丝毫不逊色。金属加工和钢铁生产是用水量最大的行业之一。钢铁生产过程中，水被用于冷却、除尘、轧制过程中的工艺介质以及蒸汽发生。这些过程会产生废水，其中可能含有重金属、油类、油脂、酸和其他工艺化学品。.

近几十年来，钢铁行业的单位用水量显著降低——自1983年以来下降了75%以上。这一进步主要归功于闭式循环水系统的引入，该系统对工艺用水进行处理并多次循环利用。此类系统不仅减少了淡水消耗，还减少了需要处理的废水量——从而显著降低了对环境的影响和运营成本。.

为了系统地管理用水，ISO 14046 标准提供了一个国际框架，用于计算和报告所谓的“水足迹”。该指标不仅反映了淡水的定量消耗，还反映了水资源的定性损害——即因污染而从自然循环中移除的水的比例。此外，世界资源研究所的“水资源风险地图集”（Aqueduct Water Risks Atlas）提供了全球水风险的数据驱动型地图，使企业能够评估其场所面临水资源短缺或监管限制的脆弱性。.

现代化的过滤系统和化学处理工艺能够去除废水中的重金属、油脂等污染物，目前技术成熟且经济效益显著。根据废水成分，可将膜过滤、离子交换、沉淀反应和生物处理等工艺环节组合使用，以符合排放标准。同时，工艺优化有助于减少化学品用量，从而简化废水处理流程——这种方法兼顾了技术效率和环境保护。.

氢能和直接还原：一场价格未定的技术革命

除了对现有工艺进行渐进式改进之外，钢铁行业历史上最深刻的变革还在于：从传统的煤基高炉炼钢法转向氢基直接还原法。其原理简单而巧妙：用氢气代替焦炭作为还原剂来还原铁矿石。化学副产物不是二氧化碳，而是水。如果充分利用绿色氢气——即利用可再生能源电解制取的氢气——原生钢生产的二氧化碳排放量将接近于零。瑞典公司H2 Green Steel目前正在建设一座大型工厂，该工厂配备直接还原装置和自主研发的氢气电解槽；预计根据运行阶段的不同，该工厂每吨钢的二氧化碳排放量仅为95至195公斤，而传统高炉炼钢法的二氧化碳排放量约为两吨。.

然而，实际情况更为复杂。目前，绿色氢气的供应量不足，且难以以经济可行的成本获取。蒂森克虏伯公司表示，要运行一座直接还原炼钢厂并产生足够的绿色电力来满足氢气生产的需求，大约需要额外安装500台风力涡轮机。如果德国所有初级钢铁生产都采用直接还原炼钢工艺，仅此一项就将产生53太瓦时（约合每年160万吨）的氢气需求。相比之下，德国2020年的氢气总产量约为57太瓦时——当时的全部产量几乎不足以满足这一行业的需求。.

经济现实也同样严峻：据估计，采用绿色氢气进行直接还原可能会使生产成本增加约20%；而采用二氧化碳捕集技术甚至可能使成本翻倍。2025年6月，安赛乐米塔尔拒绝了政府对其直接还原计划的资助，并暂停了该计划——这一决定对整个行业产生了深远的影响。蒂森克虏伯首席执行官米格尔·洛佩斯承认，他们的运营已接近盈利极限，事实上，截至目前，甚至已经超出了盈利极限。尽管如此，一些公司仍在坚定地推进转型：萨尔茨吉特计划在2033年前完全转向气候友好型生产——初期使用天然气作为过渡介质，之后使用绿色氢气。萨尔钢铁控股公司正在其迪林根和弗尔克林根工厂投资约46亿欧元建设直接还原装置和电弧炉。.

碳捕获与封存：过渡技术还是死胡同？

除了氢能路线之外，碳捕获与封存（CCS）也被视为另一种选择——尤其适用于即使能源供应完全脱碳也无法完全避免的工艺排放。其原理是：将二氧化碳从工业废气中分离出来，压缩后永久封存在地下地质构造中。据估计，到2024年，全球CCS市场规模将达到88亿美元，预计到2034年将保持16.7%的年增长率。.

2025年10月，德国联邦内阁批准了一项立法草案，旨在为碳捕获与封存（CCS）技术的应用建立法律框架。该草案允许德国出口二氧化碳进行封存，并在未来将其封存于德国专属经济区（EEZ）的海底。草案明确指出，CCS并非万能灵药，持续避免二氧化碳排放仍然是首要任务——然而，CCS为不可避免的残余排放提供了一种可行的解决方案。在此背景下，德国航空航天中心（DLR）的一项研究分析了全球钢铁行业脱碳的三项关键技术：碳捕获与封存、氢能利用和电力炼铁。这三项技术的结合似乎比单独使用任何一项技术都更有前景。.

竞争、补贴和地缘政治不对称

如果不考虑国际竞争环境，就无法分析钢铁转型的经济层面。钢铁行业的脱碳成本高昂，而且这些成本并未在所有市场参与者之间平均分摊。绿色钢铁的生产成本比传统钢铁高出20%，因此，除非受到监管框架或客户偏好的优待，否则它在全球竞争中一开始就处于劣势。.

在欧洲，对绿色钢铁的需求已经十分显著，尤其受到汽车行业的推动：钢铁在汽车生产过程中约占汽车总排放量的四分之一，因此汽车制造商越来越愿意为低碳钢支付更高的价格。然而，在中国，买家却很难接受绿色钢铁显著降低的溢价——即使溢价高达每吨140美元，在欧洲或许还能找到买家，但在中国却几乎无人问津。这种需求上的不对称反映了不同地区的监管框架和环保偏好。.

汉斯·伯克勒研究所警告称，潜在的钢铁冲击——即德国钢铁产量加速下降而绿色产能却没有相应扩张——每年可能造成高达500亿欧元的附加值损失。这一迫在眉睫的损失凸显了钢铁转型中的产业政策层面：这不仅关乎气候保护，更关乎德国和欧洲能否在其最具战略意义的产业领域之一长期保持竞争力，还是转型实际上会导致去工业化。数百亿欧元的公共投资被认为是必要的；欧洲钢铁协会认为，欧盟必须采取一致的价值链方法，并将竞争力置于其产业政策的核心。.

钢铁生产的未来：不是非此即彼的选择，而是两者兼顾的明智之举。

从这项多维度分析中，我们可以得出哪些关于钢铁企业战略方向的结论？首先，显而易见的是：没有任何单一措施能够一步到位地实现钢铁行业的可持续发展。转型是一个多层次的项目，必须同时兼顾技术、监管、经济和社会等多个方面。.

短期内，最有效的措施在于优化现有工厂：改进废气净化、精确监测排放、持续回收炉渣、采用闭环水系统，并根据相关ISO标准进行系统认证。这些措施在经济上已切实可行，并能显著减少环境足迹。中期重点在于扩大电弧炉产能和优化废金属行业。长期来看，氢基直接还原是唯一可行的选择——前提是必要的绿色氢基础设施和可再生能源产能能够按所需规模扩展。.

监管框架——包括碳排放交易体系（CBAM）、欧盟排放交易体系和国家气候目标——已经建立，并且在未来几年将变得更加严格。今天不进行投资的企业，明天将付出沉重代价——要么面临碳排放权价格上涨、因碳排放交易体系而失去竞争优势，要么失去那些自身也面临脱碳压力的、要求苛刻的客户。经济信息很明确：钢铁生产的可持续性与竞争力并不矛盾，它正日益成为一项先决条件。那些将这一转型视为战略机遇，并系统性地调整排放、废物、土壤和水资源管理措施的企业，不仅能够确保其生产的社会许可，还能在一个即将对清洁钢铁给予远高于20世纪化石燃料钢铁更高评价的市场中，确保其经济前​​景。.

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