近日，世界不锈钢协会发布CO₂排放报告，本报进行了整理和编辑，以飨读者。

与其他主要工业一样，不锈钢工业持续地致力于逐年减少运营中的CO₂排放量。由于固废工业的改进升级，不锈钢工业CO₂直接排放量（称为来源1）和间接排放量（称为来源2）已在过去10年中稳步减少。为了解与不锈钢生产相关的CO₂排放情况，应注意在不锈钢工业中，主要有两个常用的生产系统，即：

◆基于废钢的生产系统：即使用的原料大部分是不锈钢废钢或类似的合金材料，这些材料被回收用以生产新的不锈钢。该生产系统适用于报废物以及废钢丰富的地区。

◆基于镍生铁（NPI）的生产系统：即不锈钢生产所需的镍主要来自从镍矿中提取生产的镍生铁，而不是不锈钢废钢。该生产系统适用于目前不锈钢废钢资源贫乏的地区。

目前，世界上不存在某个地区有足够的优质不锈钢废钢允许基于废钢的生产系统单独存在， 并且这种情况很可能在未来几十年内不会发生改观。

本文的目的是理清不锈钢生产中存在哪些排放及其来源。因此，我们量化了下列三种来源的CO₂排放量。

◆来源1：此类排放是指企业自有或控制的排放源产生的直接排放。

◆来源2：此类排放是指企业购买的电力、蒸汽、供暖和制冷产生的间接排放。

◆来源3：此类排放是指与矿石的提取、制备和运输以及铁合金的后续生产、运输相关的排放，包括这些过程中所需的电力。

不锈钢基本特征

图1展示了与废钢产生和使用相关的不锈钢生产流程。根据最近完成的德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）库存和流向研究，95%的不锈钢废钢被收集并回收。在每年收集的不锈钢废钢中，74%被直接再利用来制造新的不锈钢，21%被再利用来生产新的碳钢。

全球范围内，几乎50%的不锈钢原料是废钢（不锈钢和碳钢废料），其他原材料约占不锈钢生产原料的50%。KIT（2022）进行的研究还在六个主要应用领域提供了不锈钢产品全生命周期的关键估算（见表1）。

CO₂排放量

在过去的几十年里，二氧化碳的排放已经成为我们社会关注的焦点。这直接促进了新环境政策的制定，用以管控和测量CO₂排放情况。不锈钢行业和其他行业一样，需量化并报道其CO₂生产排放性能。

世界不锈钢协会最近主导的可持续研究项目（2007-2023年）表明，不锈钢生产和使用的排放量普遍较低。然而，为了明确量化不锈钢生产过程中的CO₂排放情况，我们将从先前定义的来源1、来源2和来源3三个方面来确定CO₂的排放量。

需要提醒读者注意的是，对于以废钢（废钢比）为基础的生产企业而言，这里提供的排放数据具有高度代表性。对于使用镍生铁的生产企业，这里计算的数据仅具参考性。

排放来源1

目前基于废钢的生产商平均每生产1吨不锈钢产生0.38吨CO₂。80%的生产商吨钢CO₂排放量（正态分布）位于0.20-0.60吨的范围内。2012年，平均每生产1吨不锈钢的二氧化碳排放量为0.43吨。

排放来源2

目前基于废钢的生产商平均每生产1吨不锈钢产生0.45吨CO₂。93%的生产商吨钢CO₂排放量（正态分布）位于0.30-0.60吨之间。2012年，平均每生产1吨不锈钢的二氧化碳排放量为0.53吨。

排放来源3

排放来源3不能以相同的方式定义。众所周知，废钢比（不锈钢废钢和低合金废钢）与来源3的排放量之间存在线性关系。废钢比越高，来源3的排放量越低。

此外，该数据仅涵盖废钢比（也称废钢占比）为40%-90%的范围。最常见的废钢比范围是50%至85%。该范围内来源3的排放情况如下：

◆50%废钢比：生产每吨不锈钢排放2.45吨CO₂；

◆75%废钢比：生产每吨不锈钢排放1.59吨CO₂；

◆85%废钢比：生产每吨不锈钢排放1.25吨CO₂。

以75%的废钢比作为合理的基于废钢的生产系统参考值，很明显来源3的排放量占不锈钢从摇篮到大门生产总排放量的66%。

CO₂排放量与小于40%的废钢比之间不再存在线性关系。因为该值处于普遍采用NPI生产系统的范围内。NPI生产目前产生的平均排放量（按来源指定）为每吨镍60-85吨CO₂。这意味着，如果NPI用于生产含镍8%的不锈钢，则每生产1吨不锈钢，与该系统相关的来源3的排放量（与40%的废钢比相比）通常将高至4.0-6.0吨CO₂。

为便于比较，基于40%的废钢比且不使用NPI的生产系统，每吨不锈钢的来源3排放量为2.80吨CO₂。CO₂排放情况汇总如表2所示。

图2为不锈钢、碳钢和铝生产与维护的CO₂排放量（根据世界不锈钢协会、世界钢铁协会和经济合作与发展组织提供的材料和加工排放数据计算得出）。包括了两种不同类型的不锈钢，即废钢比为80%时生产的不锈钢和废钢比为60%时生产的不锈钢。

该数据包括每生产1吨材料排放的CO₂吨数（来源1 来源2 来源3）加上与定期维护需求相关的CO₂排放量。由于需要定期维护以抑制腐蚀，碳钢的CO₂排放量每10年增加一次。因为表面钝化膜的存在不需要定期维护，不锈钢和铝的CO₂排放不会增加。使用寿命超过110年的不锈钢情况尚不清楚，因为不锈钢行业目前刚刚有110年的历史。

在图2中，需强调的是：CO₂排放数据和相关的回收率由行业提供；铝的数据已调低，以反映铝的密度约为碳钢和不锈钢的三分之一。

总结

公正地说，不锈钢的生产排放量（虽然相对较低）只是提供了部分有用的信息。当前有两个高水平的生产系统在发挥作用，这两个系统是满足全球不锈钢需求所必需的。在未来几年，随着镍生铁生产中更环保的技术得到更广泛的应用，与镍生铁相关的生产排放量将逐步减少。

此外，与不锈钢相关的全生命周期排放为可持续和适用材料的选用提供了一个不同的、更引人注目的视角。对于大部分产品和装置，约70%的全生命周期排放发生在使用或运行阶段，因此选择不会失效且不需大量维护或部分更换的材料，会带来不同且低得多的碳排放情况。