アンモニアを還元剤として使用したグリーンスチール製造の統合的技術経済・環境評価

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

🔬研究者:Provides kinetic correlations and an LSPC model that can be used for further optimization of ammonia-based steelmaking.

🏢実務担当者:Offers cost and emissions benchmarks for green steel using ammonia, valuable for corporate strategy on alternative reductants.

🏛政策担当者:Highlights the need for policies to reduce green ammonia costs and support supply-chain decarbonisation for steel.

本論文は、グリーン鋼鉄製造における還元剤としてのアンモニアに関する、初の統合的な技術・経済・環境評価を提示する。一次鉄鋼製造の脱炭素化は、世界の気候緩和目標を達成する上で極めて重要であり、この部門は世界の直接CO₂排出量の約7%を占め、依然として炭素集約型の還元剤に依存している。水素ベースの直接還元鉄（H₂-DRI）は現在、主要な低炭素経路であるが、その大規模採用はグリーン水素の高コストと、貯蔵・輸送・長期取り扱いに伴う課題によって制限されている。アンモニアは、より高い体積エネルギー密度、成熟したグローバル輸送インフラ、良好な安全性プロファイル、再生可能電力からの費用対効果の高い生産の可能性により、有望な代替または補完的な還元剤として浮上している。関心が高まっているにもかかわらず、直接アンモニア利用の技術経済的および環境的影響は十分に理解されていない。本研究は、アンモニアベースの還元に関する初の統合評価を通じて、このギャップに対処する。パートAでは、600-800°Cで実施された198件の実験と追加の文献データを用いて、アンモニアおよび水素中での赤鉄鉱還元の速度論的相関式を開発し検証する。結果は、アンモニア還元が混合直接・間接経路を介して進行し、約800°C・30分の滞留時間で利用率が最大化されることを示す。パートBでは、これらの利用率を米国・オーストラリア・インドの22シナリオにわたる平準化鉄鋼生産コスト（LSPC）モデルに組み込み、還元剤価格が主要なコスト要因であり、現在のエネルギー価格下でNG-DRIと同等になるにはグリーンアンモニアが約150〜200ドル/tまで低下する必要があることを実証する。パートCではScope 1-3排出量を評価し、アンモニアおよび水素ベースの経路が工場レベルの排出量をほぼ排除する一方で、ライフサイクル排出量は上流のエネルギー源に強く依存することを示す。全体として、本研究は、アンモニア、特に低コストのグリーンアンモニアが、利用率の向上、サプライチェーンの脱炭素化、再生可能アンモニア生産の進歩を条件として、グリーン製鉄の viable な還元剤となり得ると結論付ける。

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。

This paper presents the first integrated technical, economic, and environmental assessment of ammonia as a reductant for green steel production. Decarbonising primary iron and steelmaking is critical for meeting global climate‑mitigation goals, as the sector contributes ~7% of global direct CO₂ emissions and remains reliant on carbon‑intensive reductants. Hydrogen‑based direct reduced iron (H₂‑DRI) is currently the leading low‑carbon pathway, yet its large‑scale adoption is limited by the high cost of green hydrogen and challenges associated with storage, transport, and long‑term handling. Ammonia has emerged as a promising alternative or complementary reductant due to its higher volumetric energy density, mature global transport infrastructure, favourable safety profile, and potential for cost‑effective production from renewable electricity. Despite growing interest, the techno‑economic and environmental implications of direct ammonia utilisation remain poorly understood. This study addresses that gap through the first integrated assessment of ammonia‑based reduction. Part A develops and validates kinetic correlations for hematite reduction in ammonia and hydrogen using 198 experiments conducted at 600-800°C, supplemented by additional literature data. Results show that ammonia reduction proceeds via mixed direct and indirect pathways, with utilisation maximised at ~800°C and 30 min residence time. Part B incorporates these utilisation figures into a Levelized Steel Production Cost (LSPC) model across 22 scenarios in the USA, Australia, and India, demonstrating that reductant price is the dominant cost driver and that green ammonia must fall to ~$150-200/t to reach parity with NG‑DRI under current energy prices. Part C evaluates Scope 1-3 emissions, showing that although ammonia‑ and hydrogen‑based routes nearly eliminate plant‑level emissions, lifecycle emissions depend strongly on upstream energy sources. Overall, the study concludes that ammonia, particularly low‑cost green ammonia, can be a viable reductant for green steelmaking, contingent on improved utilisation, supply‑chain decarbonisation, and advances in renewable ammonia production.

• openaire https://doi.org/10.2139/ssrn.6253382first seen 2026-05-14 21:13:15 · last seen 2026-09-23 04:42:17