鋼鐵脫碳怎麼做？從低碳煉鋼、氫冶金到減碳技術專利布局｜灃郁智權

鋼鐵脫碳不只靠氫能：從Hertha Metals看低碳煉鋼、CBAM與製程專利布局

鋼鐵很難減碳，原因並不複雜。

傳統煉鋼需要大量熱能，也需要還原劑把鐵礦石中的氧移除。煤與焦炭長期扮演這兩個角色，因此只要鋼還是按照傳統方式生產，碳排放就很難真正降下來。

鋼鐵產業的碳排放約占全球能源相關二氧化碳排放相當可觀的比重，也是各國推動工業減碳時最難處理的產業之一。

問題是，鋼不能不生產。

建築、汽車、機械、能源設備、風力發電、軌道運輸，幾乎都離不開鋼材。

所以鋼鐵脫碳真正的問題從來不是「要不要減」，而是：

怎麼在鋼還是要繼續生產的情況下，把每一噸鋼的碳排放降下來，而且成本不能高到市場無法接受。

美國新創 Hertha Metals 選擇了一條很務實的路。

它沒有等到綠氫足夠便宜，而是先從煉鋼流程本身動手。

Hertha Metals怎麼做？把兩段煉鋼流程縮成一段

傳統鋼鐵製程通常不是把鐵礦石丟進爐子，就直接得到可以使用的鋼。

中間需要經過還原、熔煉與精煉等不同程序。

Hertha Metals所開發的技術，核心思路是重新設計這個流程，希望讓鐵礦石更直接地轉換成液態鋼，減少中間處理程序，同時以天然氣取代部分傳統高碳燃料。

公司宣稱，這種方式可以讓碳排放較傳統製程降低至少一半，生產成本也有機會下降約25%。

這兩個數字目前仍應以公司的技術與商業化資料來看，能否在大型商業鋼廠持續達成，還需要後續量產驗證。

但它提出了一個很值得鋼鐵產業思考的問題：

減碳技術一定要等到「零碳」才能導入嗎？

如果一項技術今天就能減少50%的排放，而且經濟上可以成立，那它可能比一項理論上可以減少90%排放、但十年後成本才有機會下降的技術，更快產生實際減碳效果。

鋼鐵為什麼這麼難脫碳？

很多產業的減碳，可以從「換電」開始。

例如把燃油設備改成電動設備，再搭配再生能源，就有機會逐步降低排放。

鋼鐵沒有這麼簡單。

因為傳統煉鐵使用煤與焦炭，不只是為了產生熱。

碳本身也參與化學反應。

鐵礦石中的鐵主要以氧化物形式存在，煉鐵必須把氧拿掉，才能取得金屬鐵。傳統高爐利用碳所形成的還原性氣體完成這個過程，因此會產生大量二氧化碳。

所以鋼鐵減碳同時牽涉：

• 能源來源
• 還原反應
• 爐體設計
• 原料品質
• 製程效率
• 廢鋼比例
• 電力碳排
• 氫氣成本
• 設備投資
• 既有鋼廠壽命

這也是為什麼鋼鐵被列為典型的難減排產業（Hard-to-Abate Sector）。

天然氣煉鋼與氫冶金，並不是同一道題

目前鋼鐵脫碳有很多不同技術路線。

其中受到最多關注的，是氫冶金。

氫可以作為還原劑，與鐵礦中的氧反應後主要產生水，而不是二氧化碳。如果氫本身又是透過再生能源製造的綠氫，理論上的減碳幅度相當可觀。

問題出在成本。

綠氫價格、再生能源供應、儲運設備、還原爐與整體基礎設施，都會影響最終一噸綠色鋼鐵的成本。

Hertha Metals的路線比較像另一種思考：

先使用現階段已經具備供應基礎的天然氣，把煤的使用與製程排放先降下來；未來氫氣條件成熟，再逐步切換燃料。

兩條路線的差異可以簡單整理如下：

真正的產業問題不是哪一條路「比較正確」。

而是哪一條路能在特定國家、能源價格、鋼種與工廠條件下，把減碳效果與經濟效益同時做出來。

CBAM上路後，一噸鋼的「碳」開始有價格

鋼鐵企業現在面對的另一個變化，是碳排放逐漸從環境議題變成成本問題。

歐盟碳邊境調整機制（CBAM）把這件事推得更快。

鋼鐵正是CBAM第一階段涵蓋的重要產品之一。

對出口歐洲的企業而言，未來比較的不只是：

一噸鋼賣多少錢？

還多了一個問題：

生產這一噸鋼，排放多少碳？

當碳開始進入產品成本，過去沒有經濟誘因導入的節能設備、低碳材料與新製程，就可能重新變得有投資價值。

這也是「綠色鋼鐵」近年快速從ESG議題進入企業投資決策的原因。

從專利角度看低碳煉鋼：真正值得保護的可能是「製程」

Hertha Metals這類技術還有一個很值得智慧財產領域注意的地方。

很多人談專利時，第一個想到的是產品。

但鋼鐵產業大量真正有價值的技術，其實藏在製程裡。

例如：

這種專利有一個特性：

競爭者最後賣出去的產品可能都是「鋼」。

但真正決定成本、品質與碳排放的，是背後怎麼煉。

因此，低碳鋼鐵企業的智慧財產策略，不能只從產品外觀或設備結構來看。

製程專利還是營業秘密？鋼鐵業特別需要做選擇

製程技術有一個很現實的問題。

專利申請之後必須公開。

如果企業擁有一套非常關鍵的爐內控制參數、氣體比例、溫度曲線或操作Know-how，而競爭者從最終鋼材又很難反推出這些資訊，那麼把所有內容都寫進專利，未必是最好的選擇。

因此，鋼鐵與材料產業通常更適合採取「專利＋營業秘密」的組合策略。

例如：

適合考慮專利保護：

• 爐體結構
• 可從設備觀察到的機械設計
• 容易被逆向工程的系統
• 核心製程架構
• 關鍵控制系統

適合評估營業秘密：

• 精細製程參數
• 原料比例
• 溫度曲線
• 操作Know-how
• 品質調整經驗
• 長期累積的製程數據

真正重要的不是「全部申請專利」，而是先判斷：

競爭者看不看得到？能不能逆向？如果公開20年後，換來的專利權是否值得？

低碳技術的價值，不能只算節省多少能源

如果未來要對這類鋼鐵脫碳技術進行技術鑑價，還有一個很有意思的地方。

傳統節能設備的價值，通常可以從：

節省多少電、節省多少燃料、提高多少產量

來估算。

但低碳製程多了一個新的價值來源：

減少多少碳成本。

假設一項新製程每生產一噸鋼，可以比原本少排放一定數量的二氧化碳，那麼當碳費、碳權或CBAM成本逐漸增加時，這個「減少的碳」本身就可能轉換成經濟效益。

所以未來低碳技術鑑價，可以逐步形成：

製程成本節省＋能源節省＋產能提升＋碳成本避免＋市場溢價

的價值結構。

這與過去只看設備成本或研發成本，已經是不同的思考方式。

鋼鐵脫碳真正的難題，是舊設備還在賺錢

全球鋼鐵業最大的包袱，其實不是不知道怎麼減碳。

而是既有設備還能用。

一座大型高爐的投資非常高，使用年限也很長。要求鋼廠因為新的低碳技術出現，就把還沒折舊完的設備全部淘汰，財務上很難成立。

所以真正有機會快速被市場採用的減碳技術，往往必須回答一個問題：

能不能降低碳排，同時不要讓企業失去競爭力？

這也是Hertha Metals案例最值得觀察的地方。

它沒有把「零碳」當成唯一出發點，而是先處理鋼鐵企業每天真正面對的成本、效率與設備問題。

如果一項減碳技術可以讓企業少排碳，同時降低生產成本，那企業採用它的理由就不再只是ESG。

而是競爭力。

從低碳鋼到專利布局：下一場競爭可能是「每噸鋼的碳強度」

過去鋼鐵企業競爭的是價格、品質、產量與交期。

接下來可能還要增加一個指標：

每噸鋼的碳排放。

當歐盟CBAM、企業Scope 3減碳要求，以及國際品牌供應鏈碳管理逐漸落地，鋼材本身的碳強度就可能影響訂單與價格。

這時候，一項能夠降低10%、30%或50%排放的製程技術，都可能產生新的商業價值。

而這些價值最後很可能沉澱在：

設備、製程、材料、控制系統、Know-how與專利。

對台灣鋼鐵、金屬加工、設備與材料企業而言，真正值得思考的已經不只是「公司要不要減碳」。

而是：

我們正在開發的減碳方法，有沒有可能變成一項可以保護、可以授權，甚至可以鑑價的技術資產？

這可能才是下一階段低碳轉型真正值得企業關注的地方。

常見問題 FAQ

Q1：什麼是綠色鋼鐵？

目前國際上對「綠色鋼鐵」仍存在不同定義與標準，通常泛指透過低碳能源、氫冶金、電弧爐、提高廢鋼比例或其他低碳製程，大幅降低鋼鐵生產碳排放的鋼材。

Q2：天然氣煉鋼算綠色鋼鐵嗎？

需要依實際製程與碳排放強度判斷。天然氣仍屬化石燃料，因此不能直接等同零碳鋼，但相較部分傳統煤炭製程，可能具有降低碳排放的效果，比較適合稱為低碳鋼或過渡型減碳技術。

Q3：什麼是氫冶金？

氫冶金是利用氫作為還原劑，將鐵礦石中的氧移除。若氫來自再生能源製造的綠氫，可以大幅降低傳統使用碳還原所產生的二氧化碳。

Q4：鋼鐵減碳技術可以申請專利嗎？

可以。新的爐體結構、還原方法、熱能回收、氣體控制、製程監測及自動控制等技術，只要符合專利要件，都可能成為專利布局標的。

Q5：製程技術應該申請專利還是保留營業秘密？

需要依技術是否容易被競爭者觀察或逆向、技術生命週期及未來授權需求判斷。許多材料與製造企業會採取「核心架構申請專利、關鍵參數保留營業秘密」的方式。

灃郁觀點

低碳轉型正在改變企業看待技術投資的方式。

過去一項製程改善，只要能降低成本、提高良率或增加產能，就具有投資價值。現在還多了一個新的變數——碳。

如果企業自行開發的新設備、新材料或新製程可以降低產品碳排，它就可能不只是「廠內改善」，而是一項具有市場價值的技術資產。

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