ナイジェリア鉄鋼製造施設における鋼製造プロセスのライフサイクルアセスメントとエネルギー効率分析：ネットゼロ排出に向けて

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

🔬研究者:Provides the first quantitative LCA benchmarking for Nigerian steel, offering a methodological template for emerging-economy steel studies.

🏢実務担当者:Steel plant engineers can use the energy efficiency measures and emissions reduction estimates to guide facility upgrades and investment decisions.

🏛政策担当者:Nigerian and other developing-country policymakers can leverage the results to set feasible decarbonization targets and prioritize industrial energy efficiency policies.

一次鋼鉄生産は、世界で最もエネルギー集約的かつ炭素集約的な産業プロセスの一つであり、人為起源のCO₂排出量の約7～9%を占めている。サハラ以南アフリカ、特にナイジェリアにおいて、主要な製鉄施設の構造的・運用的欠陥——最も顕著に示されているのは、継続的に低調な業績にあるAjaokuta Steel Complexである——は、ライフサイクルアセスメント（LCA）とエネルギー効率ベンチマーキングの観点からの厳密な定量的分析が限定的にしか行われていない。本研究は、Ajaokutaにおける高炉-転炉（BF-BOF）一貫ルートのゲート・トゥ・ゲートLCAとエクセルギー分析を提示し、さらに3つの脱炭素化介入策——トップガス廃熱回収、高炉ガス（BFG）コージェネレーション、熱風送風の太陽熱予熱による石炭の部分代替——の技術経済評価を補足するものである。プロセスデータは、施設の稼働記録（2019～2023年）、公表された監査報告書から収集し、World Steel Associationのベンチマークデータベースに対して検証した。Ajaokutaのシミュレーションされたフル稼働時のベースライン炭素強度は、粗鋼1トン（tCS）あたり2.41 tCO₂eと決定された。これは、世界のBF-BOF平均である1.89 tCO₂e/tCSと比較して27.5%の超過であり、その主な要因は、老朽化した耐火物による熱損失、BFG利用の不完全さ（回収率34.1%対業界標準85～90%）、および化石燃料主体の発電に由来する系統電力に帰属される。提案されたトップガス廃熱回収システムのみで、シミュレーション上の炭素強度は0.31 tCO₂e/tCS（12.9%）削減され、3つの介入策すべてを組み合わせた統合脱炭素化パッケージでは、0.76 tCO₂e/tCS（31.5%）の削減が見込まれ、施設は1.65 tCO₂e/tCSに達する。年間エネルギー削減量は4.31 GJ/tCSと推定され、設計処理能力130万トン/年において年間2.14 TWhに相当する。これらの結果は、著者らの知る限り、ナイジェリアの一貫製鉄に関する初の公表された定量的LCAベンチマーキングを提供し、新興経済国向けの国際エネルギー機関（IEA）のネットゼロ鉄鋼経路に整合した、技術的に根拠のある脱炭素化の軌道を確立するものである。

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。

Primary steel production is among the most energy- and carbon-intensive industrial processes globally, responsible for approximately 7–9% of anthropogenic CO₂ emissions. In sub-Saharan Africa, and Nigeria in particular, the structural and operational deficiencies of major steelmaking facilities—most acutely illustrated by the persistently underperforming Ajaokuta Steel Complex—have received limited rigorous quantitative analysis through the lens of life cycle assessment (LCA) and energy efficiency benchmarking. This study presents a gate-to-gate LCA and exergy analysis of the integrated blast furnace–basic oxygen furnace (BF-BOF) route at Ajaokuta, supplemented by techno-economic evaluation of three decarbonization interventions: top-gas heat recovery, blast furnace gas (BFG) cogeneration, and partial substitution of coal by solar thermal pre-heating of hot blast air. Process data were collected from facility operational records (2019–2023), published audit reports, and validated against the World Steel Association benchmark database. The baseline carbon intensity of Ajaokuta's simulated full-capacity operation was determined to be 2.41 tCO₂e per tonne of crude steel (tCS), compared to the global BF-BOF average of 1.89 tCO₂e/tCS—a 27.5% excess attributable primarily to aging refractory heat losses, incomplete BFG utilization (recovery rate 34.1% vs. industry norm of 85–90%), and grid electricity sourced from fossil-dominated generation. The proposed top-gas waste heat recovery system alone reduced simulated carbon intensity by 0.31 tCO₂e/tCS (12.9%), and the integrated decarbonization package—combining all three interventions—achieved a projected reduction of 0.76 tCO₂e/tCS (31.5%), bringing the facility to 1.65 tCO₂e/tCS. Annual energy savings were estimated at 4.31 GJ/tCS, equivalent to 2.14 TWh/year at the design throughput of 1.3 Mt/year. These results provide, to the authors' knowledge, the first published quantitative LCA benchmarking of Nigerian integrated steelmaking and establish a technically grounded decarbonization trajectory aligned with the International Energy Agency's net-zero steel pathway for emerging economies.

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