高炉水素還元でCO2の排出量を43％削減：脱炭素

日本製鉄は、高炉水素還元の試験で、試験炉において石炭を用いた従来手法と比べCO2の排出量を43％削減した。

[遠藤和宏，MONOist]

　日本製鉄は2024年12月20日、高炉における鉄鉱石の還元で石炭の代わりに水素を用いることでCO₂排出量を削減する技術「高炉水素還元」の試験を行い、試験炉において石炭を用いた従来手法と比べCO₂の排出量を43％（実績値）削減し、試験炉での開発目標を前倒しで達成したと発表した。同社調べでは高炉水素還元によるこの排出量の削減は世界初だ。

同試験の概要

　高炉水素還元の技術開発に関して、同社は東日本製鉄所君津地区（千葉県君津市）の水素還元試験炉（内容積12m³）で、加熱した水素を使用してCO₂を削減する技術「Super COURSE50技術」の試験を2022年5月にスタートした。

　これまでにSuper COURSE50技術により従来手法と比較し、2022年に22％、2023年に33％のCO₂排出量を削減するなど、開発を進めてきた。今回は、2024年11〜12月に実施した試験で、従来手法と比べCO₂の排出量を43％削減した。

　現在の高炉プロセスでは石炭を用いて酸化鉄である鉄鉱石の還元／溶融を行っている。しかし、石炭による還元は発熱反応であるのに対し、水素による還元は吸熱反応であるため、還元反応が進みにくい他、鉄鉱石が溶融しにくいという技術課題がある。

　今回の試験では、炭素に代えて水素での還元を増やしていく際に、加熱した水素利用時の高炉内の熱バランスを改善した。

　同社は、試験炉での水素還元技術を確立したことを踏まえ、今後はスケールアップ技術の開発など、製鉄プロセスからCO₂排出を50％以上削減する技術の開発を進め、大型高炉での実用化に向けた取り組みを加速していく。

同試験実施の背景

　現在、東アジアを中心に、世界には約800基の高炉（日本20基）が存在しており、世界の粗鋼生産の約半分を占める中国を含め、世界中の高炉メーカーが高炉の脱炭素化技術の開発を進めている。

　こういった状況を踏まえて、日本製鉄は「日本製鉄カーボンニュートラルビジョン2050」を掲げ、3つの脱炭素技術の開発を推進している。この取り組みは2022年1月に新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のグリーンイノベーション基金に採択された。日本製鉄、JFEスチール、神戸製鋼所、金属系材料研究開発センターの4社のコンソーシアムの下、高炉水素還元技術の開発も進めている。

「日本製鉄カーボンニュートラルビジョン2050」のロードマップ［クリックで拡大］ 出所：日本製鉄

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