钢铁行业的CO₂排放量占日本国内产业部门CO₂排放量的40%（占日本整体CO₂排放量的14%）。炼铁过程CO₂减排也是实现碳中和的一大研究课题，神户制钢公司正在积极致力于开发独有的CO₂减排解决方案。

1.1 MIDREX^?工艺制造直接还原铁

该公司CO₂减排解决方案的核心技术是MIDREX^?工艺，该工艺在采用天然气的直接还原炼铁法方面有着丰富业绩。该工艺是在20世纪70年代积极推进海外工厂的过程中，作为天然气丰富的中东地区接受订货的联合钢铁厂的铁源制造手段，是从MIDREX公司引进的工艺，该公司预见到这一前景，于1983年收购了MIDREX公司。当时直接还原铁工厂建设尚处于黎明期，神户制钢公司也是在支援技术开发的同时，在提高工艺的完善度，不断积累经验。目前，全球直接还原铁产量的约6成（天然气基约8成）是由该工艺生产的。由于利用天然气作为铁矿石的还原剂，近年作为CO₂排放量少的炼铁工艺备受瞩目，为了进一步减少CO₂，100% H₂还原的Midrex技术也已经进入商业化阶段。

1.2 高炉多配比直接还原铁技术

直接还原铁（以下简称还原铁）作为杂质少的清洁铁源，主要被作为电炉原料利用，该公司也积极致力于还原铁的高炉利用。2023年，在加古川制铁所将MIDREX^?工艺制造的还原铁（HBI：Hot Briquetted Iron）大量装入实际高炉，减少了作为还原剂煤的使用量，高炉的CO₂排放量可比以往减少约25%的技术得到了证实。这是在保持大型高炉稳定作业的同时，CO₂减排量达到较高水平的实绩，高炉大量装入HBI是通过该公司独有的高炉操作技术实现的。这是长期追求降低成本为主要目的的高难度作业，即“高炉行业领先水平的极限作业”的过程中积累的技术。具体来说，可以熟练使用廉价原料，在改变还原剂比（每吨铁水的还原剂总重量）的同时，为了稳定热控制而开发的“中心加焦”和“多配比球团”等多项技术，根据炉料分布的透气性控制和实机评价方法等独特的技术诀窍。在以减排CO₂为主要目的的高炉大量装入HBI时也大量运用了这些独有的知识，在大型高炉中实现了前所未有的还原铁装入量的同时，即使用同一投入量进行比较，CO₂减排量也实现了超过以往其他公司的业绩。

1.3 支持炼铁工艺减排CO₂的核心技术

MIDREX^?工艺的优势之一是灵活性，可根据全球企业不同制约条件的需求，调整还原气体组成和还原铁品质。该公司的“还原铁制造技术”和“热流体控制技术”等核心技术，有助于满足多种需求工艺条件的优化。

多配比HBI的高炉已接近极限作业，今后为了实现减排CO₂、稳定运行和控制成本上升，AI操作的炉况预测和传感技术的革新是不可缺少的。此外，该公司的支持下一代高炉作业的“过程控制技术”“特殊条件下的测量技术”“数据驱动科学及AI应用技术”等核心技术也能促进上述目的的实现。

该公司自1915年制造日本第一台高压空气压缩机以来，已实现了炼油、炼铁、煤气以及能源等工业工艺中不可或缺的众多“工艺设备”的商品化。作为主要产品的压缩机、冷冻机、热泵、热交换器（汽化器等）、电解水制氢设备、玻璃内衬反应容器等工艺设备方面，均拥有领先技术，持续提供适应环境变化的高附加值产品和服务。

在绿色社会中，可以预见产业流程将发生巨大变化，但该公司通过开发的多种工艺设备积累的经验和技术力量，可以灵活应对今后的工艺变革。并且，通过充分利用在工程事业中积累的工艺工程和运营管理的技术，也可以成为下一代能源和碳再利用供应链的大型解决方案提供商。下面介绍该公司具有代表性的工艺设备及其组合产生的效果。

2.1 有助于减排CO₂的工艺设备

该公司的工艺气体压缩机事业的特点是能够设计制造所有的主要压缩方式（螺旋、涡轮、往复式）。在环境法规的背景下，LNG运输船发动机燃料气体用压缩机的需求有望扩大，从低压螺旋机到高压往复式机菜单化，可以提供广泛需求的最佳选择。此外，以用于二氧化碳储存（CCS：碳捕集和储存）用途的CO₂压缩机的节能化为目标，实现了涡轮压缩机的一种增速器材内置离心压缩机的高压CO₂对应，比传统的单轴离心压缩机相比，成功地降低了动力消耗量。

该公司也制造LNG汽化器，在日本及海外有大量的供货业绩。最近，以节能为目标的冷热有效利用的需求不断提高，因此考虑引入适合气化时冷热回收的中间介质式气化器（IFV：Intermediate Fluid type Vaporizer）的案例正在增加。面向未来的碳中和社会，也设想了从LNG向液化氢的燃料转换，但迄今为止没有IFV方式的液化氢气化器。因此，该公司正在推进利用LNG汽化器培育技术的IFV方式的液化氢气化器的验证。

神钢环境解决方案公司（以下简称SKS）于20世纪90年代开发并商品化了使用固体高分子电解质膜（PEM：Polymer Electrolyte Membrane），使用自来水电解制造高纯度氢气的装置（商品名HHOG：High-purity Hydrogen Oxygen Generator）。最初主要用于半导体、电子产业和金属热处理的工业气体的现场供给，已经有超过200座的稳定运转实绩。最近，以碳中和为背景，面向能源用途的需求急剧扩大。预计今后作为电解电力利用可再生能源的“CO₂自由氢（绿色氢）”的需求也会增加。利用可再生能源的课题是如何使水电解反应追随来自可再生能源的电力的变动，该公司在日本环境产业省的项目中，成功验证了可再生能源+水电解的绿色氢的稳定制造。

今后，该公司将继续通过面向碳中和的化学和能源工艺变革所必需的、具有特点的工艺设备，为绿色社会作出贡献。

2.2 结合该公司工艺设备的“混合型氢气供应系统”的验证

该公司以为碳中和社会提供“稳定且廉价的氢供给”的解决方案为目标，推进了“混合型氢气供给系统”的验证。这个系统由该公司具有优势的以下三项技术构成：

1）IFV方式的超低温液化氢气化器；

2）利用可再生能源的水电解氢制造装置；

3） 监视控制“创造和使用”的运行管理。

具体来说，如图1所示，通过将液化氢的气化器和可再生能源+水电解装置并列配置的“混合型氢气供给系统”，同时实现了节省成本，又消除了再生能源特有的供给不稳定的问题。此外，还可以将液化氢气化时产生的冷能用于工厂内设备冷却、空调和热泵等，以提高客户的工艺效率，实现节能化。

2.3 支持CO₂减排工艺设备开发的核心技术

如上所述，随着以碳中和为背景的各产业领域工艺革新，对工艺设备的要求也发生了变化，对过去没有经验的设计规范和运行条件的支持也在增加。另一方面，工艺设备的故障会导致支持绿色社会基础的工业设备的停止，因此需要较高的“可靠性”和“稳定性”。另外，工艺设备在工厂的能耗中占很大比重，因此工艺设备的“节能性能”也很重要。

在多以经验为基础的工艺设备设计中，为了应对没有经验的情况，需要事先基于数值分析对各类工艺设备的行为进行预测，或者通过要素试验进行评价等，以满足对其性能的要求，有必要使工艺和机械设计合理化。

该公司的“机械振动、声音和动态特性控制技术”“热流体控制技术”“吸附和分离技术”都是应对这些问题不可或缺的核心技术。

该公司宣布在电力事业中挑战碳中和，强化了减排CO2的措施。神户发电厂研究有效利用发电厂产生的蒸汽向周边地区供热，并在整个地区有效利用能源。此外，该公司还开发利用了生物质燃料混烧和氨混烧等CO2减排技术，以具备先进环保性能的都市型火力发电厂为目标，在配合技术革新逐步扩大氨混烧率的同时，最终提出了专烧氨的挑战。在真冈发电所采用高效率GTCC（燃气轮机联合循环发电），在通过CO2排放量少的发电持续提供稳定能源的同时，未来还将考虑应用碳中和城市燃气。

在电力事业的CO₂减排方面，也充分利用了该公司的技术优势。其中一个例子是该发电厂将工程和电力事业结合起来推进神户发电厂的区域生物质资源利用。该公司工程分部的SKS，在拥有多年经验的水处理设备业务中，致力于通过有效利用下水污泥来减少温室气体排放，获得了2021年度日本关西地区最大的下水污泥燃料化订单。通过将这种来自下水道污泥的生物质燃料作为火力发电厂的燃料进行混合焚烧，可以为地区资源循环和减少CO₂排放量作出贡献。

由于生物质燃料可以利用现有的火力发电设备，因此作为CO₂减排手段的期待也很大，但是有必要事先确认生物质固有的燃烧特性和废气的催化剂性能的影响等。该公司拥有有利于生物质燃料安全稳定利用的评价和分析技术。这是过去通过海外低品位煤应用的示范项目获得的独有核心技术。

神户发电厂作为都市型发电厂，引进了日本国内最高水平的环境设备，20多年来一直坚持以环境为优先，并实现了地区能源的稳定供应。通过多年的环境优先作业所积累的多种技术，在生物质和氨的利用方面有巨大优势，能够促进将来的CO₂减排。

该公司的“碳资源转换与利用技术”“热流体控制技术”“吸附和分离技术”等支持现有电力业务，并有助于对未来的CO₂减排。

该公司为了有效利用有限的资源，致力于减少废弃物的产生（Reduce）和辅助材料的再利用（Reuse），同时把生产过程的副产品作为其他用途的资源回收利用（Recycle），也积极致力于“资源循环”。

在副产品产生量大的钢铁、铝行业，再资源化（产品化）的代表例子是钢铁渣。该公司于1976年正式开始自产渣产品的外销业务。迄今为止，推进了路基材料、混凝土用高炉渣细骨料、高炉渣微粉、土木用材料等的商品化。在废渣循环利用方面，必须根据不同用途的环境标准值和质量要求进行预处理，努力实现“值得信赖的KOBELCO渣产品”的严格质量管理。例如，转炉和铁水脱磷炉产生的“炼钢渣”主要作为沥青路面的路基材料被回收利用。炉渣中含有的氧化钙（CaO）在沥青施工后与水分反应膨胀的话，就有可能导致沥青路面隆起。因此，在出厂前对炉渣进行充分的蒸汽老化处理，通过预先对水合物进行改性，抑制了沥青施工后的膨胀。

该公司的钢铁铝业务部门，将铝板主力工厂真冈制造所（枥木县）的铝熔化过程中产生的电弧炉灰作为跨工厂间独特的资源循环，在钢铁主力工厂加古川制铁所（兵库县）的炼钢过程中作为辅料（脱硫剂）再利用。炼钢过程中产生的脱硫渣被再利用到上游的炼铁过程（烧结矿）中，最终变成“高炉渣”，成为高附加值的水泥原料外销。在一般的产业间回收利用中，产品价值相对下降的“下行循环”较多，但通过这样运用事业和工艺的多样性构建独特的资源循环流程，也可以进行更高附加值用途的“上循环”。

该公司还致力于开发利用炼钢渣的CO₂固化工艺（CCUS：二氧化碳捕集、利用和储存的一种）。这是着眼于上述的路基材料用途中存在的问题——炼钢渣中的游离氧化钙（CaO）。首先，从使用完的炼钢渣中，利用独特溶剂选择性地提取CaO；再通过来自工厂的废气与含有CaO的熔剂反应，可以使废气中的CO₂作为高纯度的碳酸钙（CaCO3）固化。这是对炼钢渣的资源循环（抑制路基材料膨胀）和抑制温暖化（CO₂固化）两方面都有好处的工艺，目前正在推进其技术的开发。

本文从神户制钢公司为实现碳中和这一目标出发，概述了其所拥有的技术、产品和服务的CO2减排解决方案。今后，为了挑战碳中和，实现2050年的愿景，需要不断创新，其核心技术有支持下一代高炉作业的“过程控制技术”“特殊条件下的测量技术”“数据驱动科学及AI应用技术”“机械振动、声音和动态特性控制技术”“热流体控制技术”“吸附和分离技术”“碳资源转换与利用技术”“热流体控制技术”“吸附和分离技术”等。

本文介绍的减排CO₂的事例，都是通过多个核心技术的结合而实现的，而不仅仅是靠单独的核心技术。技术的多样性以及通过“技术结合”的新产品和服务的构想，是该公司通过多种事业获得的技术资产。这将成为解决高难度问题的一大优势。充分利用个性和技术，为碳减排创造新价值，不断解决绿色社会问题。