Sustainable Transition Pathways for Steel Manufacturing: Low-Carbon Steelmaking Technologies in Enterprises

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a structured taxonomy of low-carbon steel technologies and their comparative performance, useful for further techno-economic analysis.

🏢実務担当者:Offers a clear overview of available decarbonization technologies for steelmakers to evaluate and integrate into their transition plans.

🏛政策担当者:Highlights the need for coordinated policy support to accelerate adoption of hydrogen and CCUS in steel, informing industrial policy design.

気候危機の深刻化とパリ協定のカーボンニュートラル目標達成への緊急性が高まる中、世界の温室効果ガス排出の主要な貢献者である鉄鋼業界は、革新的な低炭素製鋼技術を通じて持続可能な産業変革を推進する上で前例のない課題に直面している。本論文は、2つの主要な鉄鋼生産ルート、すなわち高炉-転炉からなる長工程と電気炉からなる短工程について、発生源、プロセス、末端処理の3段階にわたる脱炭素技術を検討する。高炉-転炉ルートでは、発生源段階の脱炭素化は高比率ペレット鉱石装入とスクラップ配合率の向上を採用する。プロセス段階では、転炉底吹きとO2-CO2-CaO複合吹錬技術を統合し、炭素制御を最適化する。末端処理は、CO2リサイクルと炭素回収・有効利用・貯留を組み合わせた深い脱炭素化を実現する。電気炉ルートは、グリーン高効率電気炉と水素ベースのシャフト炉プロセスを通じて低炭素生産システムを構築する。発生源段階の改善は、グリーン電力と先進的な設備を利用してエネルギー効率を向上させる。プロセス最適化は、精密な溶錬のためのインテリジェント制御システムを実装し、末端処理ソリューションは廃熱回収とスラグ資源化を組み込んでクローズドループ操業を形成する。水素直接還元製鉄とグリーン電力駆動の電気炉技術は、顕著な排出削減ポテンシャルを示し、産業の脱炭素化に重要な技術的支援を提供する。産業応用の比較分析は、異なる技術経路間での排出削減効率、経済的実現可能性、実装上の課題の違いを明らかにする。本研究は、鉄鋼業界の深い脱炭素化には、政策インセンティブ、技術革新、産業チェーン協力の調整が必要であると結論付ける。これらの相乗効果を通じた低炭素冶金技術の大規模採用の加速は、世界の鉄鋼セクターを持続可能な開発目標へと駆り立てるだろう。本研究は、現在の低炭素製鋼技術を体系的に評価し、実装戦略を提案することで、持続可能な未来を構築するための基盤である産業のグリーン移行に貴重な洞察を提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Amid escalating global climate crises and the urgent imperative to meet the Paris Agreement’s carbon neutrality targets, the steel industry—a leading contributor to global greenhouse gas emissions—confronts unprecedented challenges in driving sustainable industrial transformation through innovative low-carbon steelmaking technologies. This paper examines decarbonization technologies across three stages (source, process, and end-of-pipe) for two dominant steel production routes: the long process (BF-BOF) and the short process (EAF). For the BF-BOF route, source-stage decarbonization employs high-proportion pelletized ore charging and elevated scrap ratios. The process stage integrates converter bottom-blowing with O2-CO2-CaO composite injection technology for optimized carbon control. The end-of-pipe treatment combines CO2 recycling with carbon capture, utilization, and storage (CCUS) for deep decarbonization. The EAF route establishes a low-carbon production system through green high-efficiency electric arc furnaces and hydrogen-based shaft furnace processes. Source-stage improvements utilize green electricity and advanced equipment for energy efficiency. Process optimization implements intelligent control systems for precise smelting, while end-of-pipe solutions incorporate waste heat recovery and slag resource utilization to form closed-loop operations. Hydrogen direct reduction ironmaking and green electricity-driven EAF technologies demonstrate significant emission reduction potential, providing crucial technological support for industrial decarbonization. Comparative analysis of industrial applications reveals varying emission reduction efficiencies, economic viability, and implementation challenges across different technical pathways. The study concludes that deep decarbonization of the steel industry requires coordinated policy incentives, technological innovation, and industrial chain collaboration. Accelerating large-scale adoption of low-carbon metallurgical technologies through these synergistic efforts will drive the global steel sector toward sustainable development goals. This research systematically evaluates current low-carbon steelmaking technologies and proposes implementation strategies, offering valuable insights for the industry's green transition—a cornerstone for building a sustainable future.

• openaire https://doi.org/10.20944/preprints202505.0554.v1first seen 2026-05-05 19:07:59