Polska stal elektryczna EAF — dane LCI

Polska zajmuje wyjątkową pozycję w europejskim hutnictwie: jest jednym z nielicznych dużych producentów stali na kontynencie, gdzie technologia pieca łukowego elektrycznego (EAF — Electric Arc Furnace) odgrywa dominującą rolę. Udział EAF wynosi ok. 68% krajowej produkcji stali, przy czym cała stal produkowana w zakładach zlokalizowanych w Warszawie i Zawierciu pochodzi wyłącznie z przetopowych pieców łukowych.

Piec łukowy elektryczny topni złom stalowy przy użyciu energii elektrycznej, eliminując konieczność redukcji rudy żelaza koksem w wielkim piecu. Eliminuje to ok. 70% emisji CO₂ charakterystycznych dla trasy wielkopiecowej (BF-BOF — Blast Furnace / Basic Oxygen Furnace), co czyni polską stal EAF jednym z nisko-emisyjnych materiałów konstrukcyjnych dostępnych na rynku europejskim.

Bazy generyczne, w tym ecoinvent, modelują polską stal jako uśrednioną mieszankę technologii BF-BOF i EAF, przypisując jej wskaźnik emisji ok. 1,12 kg CO₂e/kg. Wartość ta jest niemal dwukrotnie wyższa od rzeczywistych danych dla zakładów EAF operujących w Polsce, co stanowi jedną z najpoważniejszych metodologicznych nieprawidłowości w LCA dla polskich wyrobów budowlanych.

Piec łukowy elektryczny (EAF) topni złom stalowy przy użyciu energii elektrycznej o wysokim natężeniu, zamiast redukować rudę żelaza koksem w wielkim piecu. To fundamentalna różnica technologiczna, która eliminuje trzy główne źródła emisji CO₂ w trasie BF-BOF:

1. Emisja z produkcji koksu — koks stalowniczy produkowany z węgla koksującego generuje ok. 0,4–0,5 kg CO₂e/kg stali już na etapie przygotowania wsadu. W technologii EAF wsad stanowi złom, który nie wymaga przetwarzania karbochemicznego.
2. Emisja z wielkiego pieca (redukcja rudy) — redukcja tlenku żelaza koksem i wdmuchanym węglem jest źródłem ok. 1,0–1,2 kg CO₂/kg żelaza. W EAF nie zachodzi żaden proces redukcji węglowej.
3. Emisja z konwertora — odfosforowanie surówki wielkopiecowej w konwertorze tlenkowym generuje dodatkowe emisje. EAF nie stosuje tej operacji.

Polska specjalizacja w przetopie złomu nie jest przypadkowa — wynika z historii przemysłu (brak inwestycji w nowe wielkie piece po 1990 r.), dostępności złomu z bogatego rynku krajowego oraz strategicznych decyzji głównych inwestorów (ArcelorMittal). Dziś jest to przewaga konkurencyjna w erze wymagań środowiskowych.

Polskie zakłady stalowe objęte są europejskim systemem handlu uprawnieniami do emisji EU ETS od 2005 roku. System ten nakłada obowiązek rocznego raportowania wszystkich emisji bezpośrednich (zakres 1) z instalacji, z weryfikacją przez niezależne, akredytowane jednostki weryfikujące.

Wskaźniki emisji GHG prezentowane w bazie poLCA dla sektora stalowego są bezpośrednio wywiedzione z danych EU ETS, uzupełnionych danymi GUS dotyczącymi zużycia energii elektrycznej i surowców. Tak ustalone wartości uśrednione zostały skonfrontowane z danymi Stowarzyszenia Producentów Cementu i Stali (SPC) dla zapewnienia spójności.

Wieloletnia seria danych EU ETS potwierdza stabilność wskaźnika emisji dla zakładów EAF w przedziale 0,58–0,66 kg CO₂e/kg dla kęsów stalowych, w zależności od roku i struktury wsadu (udział złomu poklasycznego vs złomu niskiej jakości). Wartość 0,62 kg CO₂e/kg stanowi reprezentatywną średnią za lata 2021–2023.

W kontekście LCA konstrukcji budowlanych i drogowych warto uwzględnić porównanie między stalą EAF a innymi materiałami. Przykład ilustrujący:

1 tona stali EAF z polskiej walcowni (blachy) generuje ok. 0,71 t CO₂e w modułach A1–A3. Dla porównania, 1 tona typowej mieszanki mineralno-asfaltowej HMA (betonu asfaltowego) generuje ok. 0,8–1,2 t CO₂e/t przy uwzględnieniu lepiszcza bitumicznego oraz procesów otaczania i zagęszczania. Polska stal EAF jest zatem w przeliczeniu masowym mniej emisyjna niż asfalt, co ma istotne znaczenie dla analiz LCA dróg i budowli inżynierskich.

To porównanie jest szczególnie ważne w kontekście zamówień publicznych na roboty drogowe, gdzie wymagania środowiskowe coraz częściej dotyczą całego zakresu materiałowego inwestycji, a nie tylko wybranych komponentów.

Zasady stosowania wskaźników poLCA dla polskiej stali:

• Stal produkowana w Polsce z przetopowego złomu (EAF) — stosuj 0,62 kg CO₂e/kg dla kęsów stalowych lub 0,71 kg CO₂e/kg dla blach walcowanych na gorąco. Niepewność danych: ±6%.
• Wyroby ze zidentyfikowaną EPD producenta — dane EPD mają pierwszeństwo nad wskaźnikami sektorowymi zgodnie z ISO 14044 §4.2.3.6.
• Stal importowana z trasy BF-BOF — stosuj wartości Worldsteel (1,78 kg CO₂e/kg dla europejskiej BF-BOF lub 1,91 kg CO₂e/kg dla globalnego miksu).
• Stal o nieznanym pochodzeniu — stosuj wartości Worldsteel z adnotacją o braku danych geograficznie reprezentatywnych. Nie stosuj wartości ecoinvent dla „polskiej stali" — modeluje ona nieprawidłowy miks technologiczny.

Stosowanie wskaźnika 0,62 kg CO₂e/kg zamiast danych ecoinvent (1,12 kg CO₂e/kg) może zmienić wynik GWP projektu EPD dla wyrobu stalowego o ponad 80% — co potwierdzają analizy opisane na blogu poLCA.