Electric Arc Furnace vs Blast Furnace: CO2-utsläpp, kostnader och framtidens stålproduktion

Definition: Electric arc furnace vs blast furnace
En masugn (blast furnace, BF) använder järnmalm och koks för att producera flytande råjärn, som därefter omvandlas till stål i en syrgasugn (basic oxygen furnace, BOF). En ljusbågsugn (electric arc furnace, EAF) använder högspänningsljusbågar för att smälta stålskrot till flytande stål. Masugnsmetoden släpper ut cirka 2,33 ton CO2 per ton stål; ljusbågsmetoden släpper ut cirka 0,77 ton. Den globala stålproduktionen är fördelad på ungefär 70 % BF-BOF och 30 % EAF, men balansen förskjuts i takt med att trycket på avkarbonisering ökar.

---

Innehållsförteckning

1. Masugnsmetoden: Från järnmalm till stål
2. Ljusbågsugnsmetoden: Från skrot till stål
3. Jämförelse av CO2-utsläpp
4. Kostnadsjämförelse: Kapital- och driftskostnader
5. Vad EAF inte kan producera: Begränsningar i stålkvalitet
6. Global fördelning: Varför 70/30-förhållandet existerar
7. Grön vätgas-DRI: Den tredje vägen
8. Vad detta innebär för råvaruhandeln
9. Vanliga frågor
10. Viktiga insikter

---

Masugnsmetoden: Från järnmalm till stål

Masugnen har varit den dominerande teknologin för ståltillverkning i över 150 år. Det är en massiv, kontinuerlig process som körs 24 timmar om dygnet, varje dag, i upp till 20 år mellan större ombyggnader.

Järnmalm — vanligtvis järnmalmspellets eller sinter (en bakad agglomeration av finmalm) med en järnhalt på 62-65 % Fe — matas in i toppen av masugnen tillsammans med koks (ett poröst kolmaterial som produceras genom att baka stenkol i ugnar utan syre) och kalksten (ett flussmedel som tar bort orenheter).

Varm luft (ibland berikad med syre) blåses in i botten genom munstycken som kallas tuyeres. Koksen brinner och genererar temperaturer som överstiger 1 500 °C. Kolmonoxid från den brinnande koksen reducerar järnoxiden i malmen till flytande järn. Kalksten reagerar med orenheter (kiseldioxid, aluminiumoxid) för att bilda slagg — en lättare vätska som flyter ovanpå järnet och tappas av separat.

Det flytande järnet — som kallas tackjärn eller råjärn — tappas från ugnens botten i torpedvagnar och transporteras till en syrgasugn (BOF). I BOF blåses rent syre genom råjärnet med hög hastighet. Detta bränner snabbt bort överskott av kol och andra orenheter (på cirka 20 minuter) och omvandlar tackjärnet till flytande stål.

Stålet gjuts sedan till ämnen som plattor, göt eller ämnen för vidare valsning och tillverkning.

En enskild stor masugn kan producera 10 000–12 000 ton råjärn per dag. Stora integrerade stålverk (masugn + BOF) inkluderar ArcelorMittals anläggningar i Belgien och Tyskland, Tata Steels Port Talbot-verk (UK), samt de massiva POSCO- och NSSMC-anläggningarna i Sydkorea och Japan.

---

Ljusbågsugnsmetoden: Från skrot till stål

En ljusbågsugn (EAF) är i grunden enklare än en masugn. Den är i princip en stor behållare fodrad med eldfast tegel, utrustad med tre stora grafelektroder. När högspänningselektricitet passerar genom elektroderna bildas ljusbågar mellan dem och den metalliska laddningen — temperaturer nära ljusbågen överstiger 3 500 °C.

Det primära laddningsmaterialet är stålskrot — kapat, strimlat och sorterat efter typ:

• Heavy melt scrap (HMS 1&2): Stora konstruktionsdelar, demolerad industriell utrustning
• Shredded scrap: Strimlade bilar och vitvaror
• Prompt industrial scrap: Nytt skrot från stansning och konstruktion
• Direct reduced iron (DRI) / hot briquetted iron (HBI): Används för att späda ut orenheter (se avsnittet om begränsningar nedan)

Skrot lastas (“laddas”) i ugnen, elektroderna sänks, och ljusbågen värmer och smälter materialet på 40-60 minuter. Syre injiceras för att bränna bort kol och orenheter. Kalk tillsätts för att bilda slagg. Legeringar (mangan, kisel, krom) tillsätts för att uppnå önskad stålkemi.

Resultatet är flytande stål som tappas i en skänk och bearbetas vidare i en skänkugn för temperatur- och kemijustering före kontinuerlig gjutning.

EAF-ugnar är mindre och mer flexibla än masugnar. En typisk EAF producerar 200–400 ton stål per smältcykel, med flera cykler per dag. EAF-anläggningar kan stängas av under perioder med höga elpriser och startas om — något som är omöjligt med en masugn som körs kontinuerligt.

---

Jämförelse av CO2-utsläpp

Det är här de två metoderna skiljer sig mest dramatiskt.

Metod	CO2-intensitet	Emissionskällor
BF-BOF (integrerad)	~2,33 ton CO2 per ton stål	Förbränning av koks, reduktion av järnmalm, energianvändning
EAF (skrotbaserad)	~0,77 ton CO2 per ton stål	Elproduktion (elnät), elektrodförbrukning, flussmedel
DRI-EAF (gasbaserad)	~1,0-1,4 ton CO2 per ton stål	Naturgas för DRI-reduktion, elektricitet
H2-DRI-EAF (grön vätgas)	<0,1 ton CO2 per ton stål	Endast förnybar el

Enligt data från World Steel Association släpper BF-BOF-metoden ut cirka 2,33 ton CO2 per ton råstål. Den stora majoriteten av dessa utsläpp kommer från koks — kol är kemiskt nödvändigt i masugnsprocessen som både bränsle och reduktionsmedel. Man kan inte ta bort kol från en masugn och fortfarande producera järn.

EAF-metoden släpper ut cirka 0,77 ton CO2 per ton stål, främst genom elektriciteten som används för att driva ljusbågen. Denna siffra beror kritiskt på elnätets koldioxidintensitet. En EAF som drivs med 100 % förnybar el släpper ut nära noll direkt CO2. En EAF som drivs med el från kolkraft släpper ut mer.

I EU-sammanhang: EU ETS-koldioxidprissättning (för närvarande 50–70 €/ton CO2) innebär att integrerad BF-BOF-stålproduktion nu bär en inbyggd koldioxidkostnad på cirka 115–165 € per ton stål. Detta är en betydande konkurrensnackdel jämfört med EAF-producenter eller import från länder utan koldioxidprissättning — vilket är anledningen till att EU CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism) skapades.

---

Kostnadsjämförelse: Kapital- och driftskostnader

De två metoderna har motsatta kostnadsstrukturer.

Kapitalkostnader (bygga anläggningen):

Metod	Typisk kapitalkostnad	Noteringar
Integrerad BF-BOF (nybygge, 3-4 Mtpa)	2-4 miljarder USD	Inkluderar masugn, koksverk, BOF, valsverk
EAF mini-mill (nybygge, 1-2 Mtpa)	300-600 miljoner USD	Betydligt lägre per ton kapacitet

En masugn kräver ett fullständigt integrerat komplex: koksverk, sintringsverk, masugn, varmvalsverk och all tillhörande infrastruktur. Kapitalkostnaden per ton årlig kapacitet ligger på 600–1 000 USD per ton.

Ett EAF mini-mill kan byggas för 300–400 USD per ton årlig kapacitet. Det är därför EAF-teknik har möjliggjort “mini-mills” — företag som Nucor, Steel Dynamics och Commercial Metals i USA — att bygga regionala stålverk till en mycket lägre kostnad än integrerade stålverk.

Driftskostnader:

BF-BOF-anläggningar har höga råvarukostnader (järnmalm + koks) men relativt förutsägbar enhetsekonomi när ugnen väl är igång. Koks representerar vanligtvis 30–40 % av BF-BOF-driftskostnaderna. Masugnen kan inte stängas av och startas om billigt — den körs kontinuerligt eller inte alls.

EAF-anläggningar har lägre råvarukostnader (skrot är billigare än jungfruliga järnenheter per ton innehållande järn) men är mycket känsliga för elpriser. Elektricitet kan utgöra 25–35 % av EAF-driftskostnaderna. När elpriserna rusar — som i Europa 2022 — absorberar EAF-anläggningar antingen kostnaden eller drar ner på produktionen. Flera europeiska EAF-stålverk minskade produktionen under 2022 just för att elpriserna gjorde ståltillverkningen olönsam.

EAF ger också operationell flexibilitet: anläggningar kan stå stilla under perioder med höga elpriser och startas om. Detta är en betydande fördel på elmarknader med hög prisvolatilitet.

---

Vad EAF inte kan producera: Begränsningar i stålkvalitet

EAF-metoden har en grundläggande metallurgisk begränsning: föroreningar av oönskade ämnen (tramp elements) från skrotet.

Stålskrot är inte rent järn. Det innehåller kvarvarande legeringsämnen från det ursprungliga stålets sammansättning: koppar, tenn, nickel, molybden, krom. Dessa ämnen överlever smältprocessen och kan inte avlägsnas genom oxidation (till skillnad från kol, kisel och svavel som kan brännas bort). De ackumuleras i smältan.

Den främsta boven är koppar. Koppar i stål över vissa tröskelvärden (vanligtvis 0,1–0,2 %) försämrar varmbearbetbarheten — stålets yta spricker under varmvalsning. Detta kallas varmbräcklighet. För handelsstål (armeringsjärn, konstruktionsstål) är koppartoleranserna lösa och EAF-skrotbaserad produktion fungerar bra. För plattstål som karossplåt till bilar, elstål och tennbelagt förpackningsstål måste kopparhalten vara mycket låg — ofta under 0,04 %.

Det finns ingen ekonomiskt praktisk metod för att ta bort koppar från flytande stål när det väl finns i smältan. Den enda lösningen är utspädning — att tillsätta jungfruliga järnenheter (tackjärn, DRI eller HBI) som är kopparfria. EAF-anläggningar som producerar kvalitetsplattstål (som Nucors valsverk i Crawfordsville) gör exakt detta genom att blanda inköpt tackjärn eller DRI med skrot.

Den praktiska konsekvensen: marknaderna för bilstål, elstål och högkvalitativt plattvalsat stål betjänas fortfarande i stor utsträckning av integrerade BF-BOF-producenter eftersom de använder jungfrulig malm utan föroreningar. EAF utmärker sig vid produktion av långa produkter (armeringsjärn, balk, valstråd) och enklare plattprodukter.

Denna begränsning kommer att bli allt viktigare i takt med att skrotåtervinningsgraden ökar och skrotkvaliteten försämras ytterligare med ackumulerade föroreningar.

---

Global fördelning: Varför 70/30-förhållandet existerar

Den globala råstålsproduktionen är cirka 1 900 miljoner ton per år (data för 2023). Fördelningen:

• BF-BOF: cirka 70 % (~1 330 miljoner ton)
• EAF: cirka 29 % (~550 miljoner ton)
• Annat (martinugnar, induktionsugnar): ~1 %

Anledningen till BF-BOF-dominansen är Kina. Kina producerar över 50 % av världens stål — cirka 1 000 miljoner ton per år — och ungefär 90 % av den kinesiska produktionen använder BF-BOF-metoden. Kina har byggt en enorm bas av integrerade stålverk under de senaste 30 åren, och skrottillgången har varit begränsad av Kinas relativt unga industriella lager (det mesta av infrastrukturen och byggnaderna byggdes nyligen och har ännu inte nått sin livslängd som skrot).

Utanför Kina är EAF-andelen mycket högre:
– USA: ~70 % EAF, 30 % BF-BOF. Nucor, Steel Dynamics och Commercial Metals är stora EAF-producenter.
– EU: ~40 % EAF (varierar mellan länder — Italien nära 70 % EAF; Tyskland fortfarande masugnstungt på grund av efterfrågan från fordonsindustrin)
– Turkiet: ~70 % EAF (stor skrotimportör som använder skrotflöden från Medelhavsområdet)

I takt med att Kinas industriella bas åldras och skrottillgången växer, förväntas Kinas EAF-andel stiga från ~10 % mot 20–25 % till 2035, vilket innebär en betydande förskjutning i den globala marknadsdynamiken.

---

Grön vätgas-DRI: Den tredje vägen

Den viktigaste utvecklingen inom ståltillverkningsteknik under det kommande decenniet är vätgasbaserad direktreduktion av järn (H2-DRI), kombinerat med EAF-ståltillverkning.

Direct Reduced Iron (DRI) är järn som produceras genom att reducera järnmalmspellets med en reducerande gas (traditionellt naturgas — främst metan) vid temperaturer under smältpunkten (~800–1 100 °C). Malmen förblir fast men reduceras kemiskt från järnoxid till metalliskt järn. Resultatet är ett svampigt metalliskt material som kan matas direkt in i en EAF som ett substitut för skrot.

Den konventionella DRI-processen (med naturgas) producerar cirka 1,0–1,4 ton CO2 per ton DRI — bättre än masugnen men inte koldioxidfritt.

Genombrottet är att ersätta naturgas med grön vätgas — vätgas producerad genom elektrolys av vatten med förnybar el. När vätgas reducerar järnmalm är den enda biprodukten vatten (H₂O), inte CO2. I kombination med förnybart driven EAF-ståltillverkning kan hela H2-DRI-EAF-rutten producera stål med mindre än 0,1 ton CO2 per ton — en minskning på ~95 % jämfört med BF-BOF.

Två stora projekt leder denna utveckling:

HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology): Ett samriskföretag mellan SSAB (Sverige), LKAB (Sveriges största järnmalmsproducent) och Vattenfall (svenskt energibolag). HYBRIT levererade världens första vätgasreducerade stål till en kund (Volvo AB) 2021. Storskalig kommersiell produktion planeras vid SSAB:s anläggning i Luleå till 2026–2030.

H2 Green Steel (nu Stegra): En ny grön anläggning under uppbyggnad i Boden, Sverige. Målet är 5 miljoner ton grönt stål per år senast 2030, drivet av svensk vatten- och vindkraft med H2-DRI-EAF-teknik.

Andra företag som driver liknande vägar inkluderar ArcelorMittal (MIDREX-baserade DRI-anläggningar med vätgasövergång), thyssenkrupp (tkH2Steel-projektet i Duisburg) och Salzgitter (SALCOS-programmet).

Den kommersiella utmaningen: grön vätgas kostar för närvarande 4–8 USD/kg, jämfört med naturgas till en energiekvivalent av 1–2 USD/kg. Grönt stål producerat via H2-DRI har en kostnadspremie på 100–300 USD/ton jämfört med konventionellt BF-BOF-stål. Huruvida denna premie kan föras vidare till köpare genom “gröna premier” eller absorberas genom koldioxidprissättning är den centrala kommersiella frågan för stålindustrins avkarbonisering.

---

Vad detta innebär för råvaruhandeln

EAF/BF-BOF-fördelningen har direkta konsekvenser för de råvaruflöden som stöder varje metod.

BF-BOF kräver: Järnmalm (fraktas från Australien, Brasilien) och koks (fraktas från Australien, USA, Kanada, Ryssland). Dessa är två av världens största volymmässiga torrlasttransporter till sjöss. En förskjutning bort från BF-BOF minskar direkt efterfrågan på koks och högkvalitativa järnmalmspellets — en långsiktig motvind för dessa råvarumarknader.

EAF kräver: Elektricitet och stålskrot. Den globala skrotmarknaden är betydande — Turkiet är världens största importör av stålskrot och hämtar material från USA, EU och Storbritannien. Ökad EAF-produktion globalt innebär ökad efterfrågan på skrot, vilket pressar upp skrotpriserna och gör skrotanskaffning mer konkurrensutsatt.

H2-DRI kräver: Järnmalmspellets av hög kvalitet (DRI kräver högre järnhalt — 67 %+ Fe — än standardmalm för BF-BOF). Detta skapar en premiummarknad för högkvalitativa järnmalmspellets från LKAB (Sverige), CVRD/Vale (Brasilien) och Bahrain Steel. H2-DRI-övergången är positiv för högkvalitativ järnmalm och negativ för järnmalm med medelhög kvalitet för masugnar.

---

Vanliga frågor

Vilken är billigare att driva, en masugn eller en EAF?

Det beror på kostnaden för råvaror på respektive plats. Där skrot är billigt och elektricitet är prisvärd, är EAF billigare att driva. Där skrot är bristfälligt och elektricitet är dyr, har BF-BOF fördelen. EAF mini-mills i USA har konsekvent lägre kostnader än amerikanska integrerade BF-BOF-producenter eftersom amerikanskt skrot är rikligt förekommande och relativt billigt. Europeiska EAF-producenter drabbades hårt under 2022 när elpriserna rusade på grund av gaskrisen.

Kan en ljusbågsugn tillverka bilstål?

Vissa kan, med viktiga förbehåll. Högkvalitativt plattvalsat stål för bilindustrin kräver mycket låga kopparnivåer (under 0,04 %) för att undvika varmbräcklighet under valsning. EAF-anläggningar som producerar bilstål måste späda ut skrotet med kopparfria jungfruliga järnenheter — tackjärn, DRI eller HBI. Nucors valsverk i Gallatin och Crawfordsville gör exakt detta. Men kvalitetstaket för EAF-plattstål är lägre än för integrerade BF-BOF-anläggningar utan betydande DRI-tillsats.

Vad är grönt stål och hur mycket mer kostar det?

Grönt stål är stål som produceras med betydligt lägre CO2-utsläpp än konventionell ståltillverkning — definieras vanligtvis som under 0,5 ton CO2 per ton stål. Den ledande vägen är H2-DRI-EAF med grön vätgas. Nuvarande grönt stål har en kostnadspremie på 100–300 USD/ton jämfört med konventionellt stål, beroende på kostnaden för grön vätgas. I takt med att kostnaderna för förnybar energi sjunker förväntas denna premie minska.

Varför dominerar Kina BF-BOF-metoden?

Kina byggde ut merparten av sin stålkapacitet under de senaste 30 åren med BF-BOF-teknik eftersom det var det billigaste sättet att snabbt skala upp produktionen, eftersom koks fanns tillgängligt, och eftersom skrot var en bristvara i en snabbt industrialiserande ekonomi. Kina producerar över 1 miljard ton stål per år, ~90 % via BF-BOF. I takt med att Kinas industriella bas åldras och skrottillgången ökar, stiger dess EAF-andel gradvis från dagens ~10 %.

Vad är HYBRIT och varför är det viktigt?

HYBRIT är ett samriskföretag mellan SSAB, LKAB och Vattenfall med målet att producera fossilfritt stål med hjälp av vätgasbaserad direktreduktion. Under 2021 levererade de världens första fossilfria stål — producerat utan koks eller naturgas — till Volvo AB. HYBRIT är viktigt för att det visar att H2-DRI-EAF-rutten kan fungera kommersiellt. Om den skalas upp skulle den kunna eliminera cirka 2,33 ton CO2 per ton stål inom BF-BOF-industrin.

---

Viktiga insikter

• Masugns-BOF-rutten (BF-BOF) använder järnmalm och koks; ljusbågsugnen (EAF) använder stålskrot och el. Det är fundamentalt olika leveranskedjor för råvaror.
• BF-BOF släpper ut cirka 2,33 ton CO2 per ton stål; EAF släpper ut cirka 0,77 ton — en minskning på 67 %.
• EAF har mycket lägre kapitalkostnader än BF-BOF (~300–400 USD per ton kapacitet jämfört med 600–1 000 USD) och större operativ flexibilitet, men är känslig för elpriser.
• EAF kan inte enkelt producera högrena plattstålskvaliteter för bilindustrin utan att tillsätta jungfruliga järnenheter för att späda ut orenheter — särskilt koppar — som ackumuleras från skrot.
• Global ståltillverkning är cirka 70 % BF-BOF och 30 % EAF; EAF-andelen ökar i takt med att skrottillgången växer och avkarboniseringstrycket intensifieras.
• EU ETS-koldioxidpriset (~50–70 €/ton CO2) lägger till 115–165 €/ton i inbyggd koldioxidkostnad för BF-BOF-stål, vilket skapar ett konkurrenstryck som EAF och import utan koldioxidprissättning inte möter i samma utsträckning.
• Grön vätgas-DRI (H2-DRI-EAF) är metoden med lägst koldioxidutsläpp, och minskar CO2 med upp till 95 % jämfört med BF-BOF; HYBRIT och Stegra i Sverige är de ledande projekten i kommersiell skala.
• Övergången från BF-BOF till EAF/DRI-EAF är långsiktigt negativ för koks och standardjärnmalm, och positiv för högkvalitativa järnmalmspellets och stålskrot.

Related Reading

To deepen your understanding of the topics covered in this article, explore these related guides: the full ferrous chain from iron ore to finished steel, the scrap grades and pricing mechanisms that feed electric furnaces and how carbon pricing policies affect the cost gap between the two routes.