《巴黎协定》关于气候变化的长期理想目标是将全球变暖幅度控制在工业化前水平之上1.5摄氏度以内，从而降低洪水、干旱、野火及其他极端天气事件的发生频率和严重程度。实现该目标需要所有经济部门大幅削减全球二氧化碳（CO₂）排放量。然而，主要障碍可能来自工业领域——该领域约占全球能源及工艺相关CO₂排放量的25%，其中钢铁行业作为工业部门最大的CO₂排放源尤为关键。

当前钢铁生产仍高度依赖化石燃料（煤炭或天然气）来获取热能，将铁矿石转化为生铁并增强钢材强度。要实现钢铁行业脱碳，可综合应用多种技术手段，包括碳捕集技术、采用低碳/零碳燃料以及提高废钢循环利用率。最新发表于《清洁生产杂志》的一项研究系统探讨了不同钢铁脱碳策略的可行性。

当前的脱碳策略选择包括提高能源效率、转换燃料和技术、增加废钢的使用以及减少需求。麻省理工学院（MIT）、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校以及埃克森美孚技术和工程公司的研究人员，运用MIT经济预测与政策分析模型（一个多部门、多区域的世界经济模型），评估了以下工艺路线的脱碳潜力：用电弧炉（EAF）替代燃煤生产工艺，配套使用废钢或“直接还原铁”（DRI）——后者采用配备碳捕集与封存的天然气（NG CCS DRI-EAF）或氢气（H₂ DRI-EAF）作为还原剂。

在符合1.5℃温控目标的全球气候减缓情景下，只要技术成本足够低以实现大规模应用，这些先进炼钢技术有望在2050年前实现钢铁行业的深度脱碳,但其部署规模取决于技术成本假设.

在基准成本假设下，通过从传统燃煤技术转向使用电力和天然气的技术、提高废钢利用率以及减少需求等措施，可使钢铁行业排放量较当前水平降低50%以上，但更深度的脱碳仍具挑战性。若假设先进炼钢技术成本降低，NG CCS DRI-EAF将得到大规模应用，而H₂ DRI-EAF只有在氢气生产成本也降低的情况下才会被采用。在所有研究情景中，在200美元/吨CO₂的碳价下，钢铁相关直接排放量较基准情景可减少约45%-75%。总体而言，根据不同的技术假设，钢铁行业脱碳成本可能高于或低于整个能源行业。

研究指导作者谢尔盖·帕尔特谢夫（Sergey Paltsev）表示,“钢铁行业需要结合多种策略，才能在本世纪中叶大幅减少其排放，包括增加回收利用，但投资于氢气路径和碳捕获与封存的成本降低，将使该行业的减排力度更进一步。”

研究结果表明，在所有考虑的脱碳情景中，废钢的使用量都在增加，天然气和电力取代煤炭成为钢铁生产的投入品。在基础成本情景中，钢铁需求的减少幅度最大（到2050年与参考情景相比减少约15%），因为假设先进技术和由此产生的钢铁价格成本最高。毫不奇怪，技术的部署取决于其相对成本。

在基础成本情景中，废钢的使用量远远超过先进钢铁制造选项的部署，因为它更具成本效益。当假设先进钢铁制造的成本较低时，天然气结合碳捕获与储存的直接还原铁-电动弧炉（NG CCS DRI-EAF）在钢铁制造中占据了相当大的份额，并在2050年成为主导的先进钢铁制造路径。只有当低碳氢的生产成本也被假设为较低（1美元/公斤）时，氢气直接还原铁-电动弧炉（H₂ DRI-EAF）才会在2050年成为主导的先进路径。值得注意的是，低碳氢的生产成本今天远高于1美元/公斤。

无论先进技术研发和部署的速度如何，一个重要的发现是，钢铁行业可以利用目前可用的传统钢铁制造技术大幅降低其二氧化碳排放强度，特别是通过从煤炭转向天然气和电力，以及通过增加废钢的使用和材料效率来降低整体能源使用。可再生能源的更广泛部署可以减少直接排放（通过实现绿色氢基钢铁制造）和间接排放（通过脱碳所有钢铁制造中使用的电力）。