钢铁是支持现代社会经济发展的重要物质基础，也是全球最难减排的工业部门。钢铁产业链极长，从采矿、选矿、焦化、烧结、炼铁到炼钢和轧钢，各个阶段不仅排放温室气体，还带来众多局地生态环境影响并产生大量多源污染物。如何实现钢铁工业深度脱碳事关全球气候目标实现与产业竞争力提升。针对上述挑战，中国科学院城市环境研究所汪鹏研究员联合哥伦比亚大学、重庆大学、东北大学、浙江大学与瑞典隆德大学、日本国立环境研究所、昆士兰大学、伦敦大学学院、明尼苏达大学等多个科研机构，在《自然·综述：地球与环境》（Nature Reviews Earth & Environment：影响因子74.5）上发表了题为Decarbonizing global steel production的重要综述文章。

研究立足于全生命周期系统与分区域物质-技术-排放特征，全面评估了全球钢铁工业的碳排放及环境影响现状，深入探讨了工艺技术层面与系统层面的脱碳策略，并结合技术经济、脱碳政策、人工智能与地缘政治等要素，提出了针对不同国家和地区的区域脱碳方案。研究显示，目前全球钢铁生产仍以高炉—转炉长流程为主，该路径具有较高碳排放强度；相比之下，基于废钢循环的电弧炉短流程、氢基直接还原、绿色电解炼铁以及碳捕集利用与封存等技术，可以大幅降低碳排放及其他污染物的排放。与此同时，钢铁脱碳并不能仅依赖单一工艺替代，还需要依赖材料效率提升、废钢高质量循环利用、工业过程智能控制、跨产业共生以及供应链协同等措施。人工智能、数字孪生和工业物联网等数字化技术，可在优化能源消耗、提升废钢分选质量、改进生产过程控制和降低全生命周期环境影响等方面发挥重要作用。

研究指出，钢铁深度脱碳是一场涉及冶金物理化学规律、跨产业资源网络重构、国际政治经济变革及其地缘博弈的长期系统工程。在未来几十年，全球钢铁工业将经历自工业革命以来最深刻的一次生产力重组：从碳基长流程，演变为以废钢循环、绿氢配置、产业共生与技术跃迁为特征的新型产业生态系统。由于不同国家和地区在钢铁需求、资源禀赋、能源结构、废钢供给、基础设施役龄和政策能力等方面存在显著差异，全球钢铁工业低碳转型不能采取“一刀切”模式，而应形成因地制宜、分区分类的脱碳路线。只有将工艺革新、高效共生进行因地制宜结合，才能构建全球尺度的绿色、低碳、可持续的钢铁工业系统。该研究为理解全球钢铁工业深度脱碳的技术可行性、系统复杂性与区域差异性提供了重要理论支撑，也为钢铁行业协同推进减污降碳、资源循环和可持续发展提供了科学依据。

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图1.钢铁工业脱碳技术分析

（文：城市生命线安全与应急管控创新团队；图：城市生命线安全与应急管控创新团队）