鉄鋼生産は、世界のCO2排出量の7％以上を占めており、世界で最も環境負荷の高い産業の一つとなっている。
製鋼工程における重要なステップの一つは、鉄鉱石を還元して鉄――つまり、鋼の原料となる物質――を抽出することです。
鉄鉱石を還元する従来の方法は、1500°C以上の温度で稼働する高炉内で、鉄鉱石をコークス（石炭を原料とする燃料）とともに溶融させるものです。コークスに含まれる炭素が鉄鉱石と反応し、そこから酸素を取り除くことで、溶融鉄が残ります。しかし、このプロセスでは必要な温度に達するために膨大なエネルギーを必要とし、また、還元剤としてコークスを使用することで、大量のCO2が発生します。
もう一つの手法として、「鉄の直接還元法」（DRI）があります。 DRIは、鉄の融点以下の温度で行われる固相プロセスである。このプロセスでは、還元性ガス（通常はメタンまたは合成ガス（一酸化炭素と水素の混合物））の存在下で鉄鉱石を加熱し、鉄鉱石から酸素を取り除いて鉄を抽出する。高温炉に比べ温度が低いため必要なエネルギーは少なくて済むが、メタンと合成ガスの両方を用いるため、依然としてCO2が発生する。
DRIは、還元ガスとして水素を用いて行うことも可能です。ただし、水素を使用する場合、DRIの副産物は水蒸気となります。その結果、コークスを用いた還元と比較して、CO2排出量を95％以上削減することができます。
製鉄における水素DRIは、決して新しい技術ではありません。しかし、水素の製造コストは従来から高かったため、水素DRIの規模拡大や産業レベルへの発展の妨げとなってきました。
さらに、DRIで使用される水素が、排出量が少ない、あるいはゼロのクリーンな方法で生産されたもの（いわゆる「グリーン水素」）でない限り、製鋼プロセスにおけるCO2排出量の削減によるメリットは、水素生産時に排出されるCO2によって相殺されてしまう。
しかし、気候変動対策としての水素製造における数々の革新（特に電解法が中心となっている）、再生可能エネルギー生産の全般的な増加、そして世界各国で導入されているさまざまな財政的インセンティブ（補助金や税制優遇措置など）により、グリーン水素の製造コストは大幅に低下し、現在では水素を原料とする製品が、価格面で化石燃料を原料とする代替品と肩を並べるほどになっている。
グリーン水素の生産コストが低下したことで、製鉄工程における水素DRIの産業規模での導入が、はるかに現実味を帯びてきた。その一例として、スウェーデンでは、スタートアップ企業のH2 Green Steelが、再生可能エネルギーを動力源とする電解法を用いて現地で生産した水素を活用し、2025年までに水素DRIを用いた商業用鋼材の生産を開始する見通しとなっている。
水素DRIを用いて商業規模で鉄鋼を生産できるようになったことは、水素を基盤とした製鉄への移行をさらに広範に後押しするはずである。特に、世界中の製鉄所の約70％（その大半が高炉に依存している）が、2030年までに改修または更新を必要としていると推定されていることから、その傾向はさらに強まるだろう。その結果、鉄鋼メーカーにとっては、水素DRIプロセスを改善・洗練させるための多くの機会が生まれるはずである。
こうした要因に加え、より持続可能な鉄鋼生産に向けた世界的な動きも相まって、水素を活用した製鋼技術の開発に対する特許保護の価値は今後ますます高まっていくでしょう。
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「水素を活用した製鋼技術の開発に対する特許保護の価値は、今後ますます高まっていくでしょう」
