水素で高炉のCO2排出を43％削減 日本製鉄が世界最高水準の成果

日本製鉄が高炉での鉄鉱石の還元を石炭の代わりに水素を用いることでCO2排出を削減する「高炉水素還元」について、試験炉において43％のCO2排出量の削減を達成したと発表した。

[スマートジャパン]

　日本製鉄は2024年12月20日、高炉での鉄鉱石の還元を石炭の代わりに水素を用いることでCO2排出を削減する「高炉水素還元」について、試験炉において43％のCO2排出量の削減を達成したと発表した。このプロセスにおいてCO2削減量が40％を超えるのは世界初の成果だという。

　日本製鉄は高炉水素還元の技術開発について、東日本製鉄所君津地区の水素還元試験炉（内容積12立方メートル）において、加熱した水素を使用してCO2を削減する技術の試験を2022年5月より実施してきた。これまでに2022年に22％、2023年に33％のCO2削減を達成してきたが、今回2024年11月から12月に実施した試験において、世界最高水準を更新する43％の削減量を確認できたという。

　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・溶融を行っているが、石炭（炭素）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く、鉄鉱石が溶融しにくいという技術課題があった。今回の試験では、炭素の代替とし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することでCO2排出量をさらに削減することに成功した。

　現在、東アジアを中心に、世界には約800基の高炉が存在しており、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開発に取り組んでいる。今回の試験炉でのCO2削減実績43％は、国内外で開示されている実績値を大きく上回る成果としている。

　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、製鉄プロセスに関する革新的なCO2排出量削減技術の開発に取り組んでいる。今回の43％の削減量は、試験炉における開発目標を前倒しでの達成となる。同社で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、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させる方針だ。

日本製鉄カーボンニュートラルビジョン2050のイメージ　出典：日本製鉄