電気アーク炉（Electric Arc Furnace、EAF）は、電気エネルギーを使用して高温の電気アークを発生させ、鉄やスクラップなどの金属を溶かすための炉のことを指します。EAFは鉄鋼業界で広く使用されており、主にスクラップから再生鋼を製造するプロセスに適しています。
電気アーク炉（EAF）の主な特徴
- 高温の電気アーク：
EAFは、電極間に高電圧をかけて電気アークを発生させることで、非常に高い温度を得ることができます。この電気アークによって鋼材やスクラップが溶融し、液体の鋼を得ることができます。 - スクラップ再利用：
EAFはスクラップや廃鉄を主な原料として使用するため、従来の鉄鉱石を原料とする製鉄法と比べて環境にやさしい方法として注目されています。再生鋼の製造に適しており、リサイクル経済に貢献しています。 - 柔軟性：
EAFは出力の制御が容易であり、比較的小規模な設備から大規模な設備まで様々なサイズの炉を運用することができます。そのため、多様な鋼材の製造に適しています。
EAFは主に、鉄鋼業界において鋼材の製造に使用されます。スクラップや廃鉄を原料として使用するため、エネルギー消費や鉱石の採掘に伴う環境負荷が削減され、持続可能な製鉄プロセスとしての役割が重要視されています。また、EAFは品質の高い鋼材を効率的に製造することができるため、現代の鉄鋼産業において欠かせない技術となっています。
日本は高炉 アメリカは電炉が主流
日本では、高炉法（Blast Furnace、BF）が長らく主流でした。高炉法は鉄鉱石を主原料として使用し、鉄鉱石を高温で還元反応させて液体の鉄を製造する方法です。高炉法は大規模な製鉄プラントが必要であり、日本の製鉄業界は長い間、高炉法を中心に発展してきました。しかし、近年では環境への配慮やエネルギー効率の向上を目指して、再生鋼の製造などに電気アーク炉（Electric Arc Furnace、EAF）を導入する動きも進んでいます。ただし、一部の高品質の鉄は、高炉でしか作ることができず、日本製鉄、JFEスチール、神戸製鋼など日本の鉄鋼メーカーの競優位性にもなっており、一部の需要は残り続けるとみられています。
一方、アメリカでは電気アーク炉（EAF）が主流です。アメリカの鉄鋼産業は、スクラップを主な原料として使用する再生鋼の製造に重点を置いており、EAFを利用してスクラップから鋼材を製造することが一般的です。再生鋼の製造にはEAFが適しており、環境にやさしい製鉄法として評価されています。
世界的には、高炉法とEAFの両方が製鉄に使用されており、国や地域によってその比率が異なります。高炉法は鉄鉱石を使用するため、鉱石の供給が豊富な国や地域で主に採用されています。一方、スクラップを再利用する再生鋼の製造に適したEAFは、スクラップの供給が豊富な国やリサイクル経済を重視する国で主に採用されています。
最近では、再生鋼の需要が高まる中で、EAFを使用する製鉄プラントの増加が見られる傾向にあります。環境への配慮や資源の有効活用を重視する製鉄法として、EAFの重要性が増してきていると言えます。
EAFのCO₂排出量とBF-BOFとの比較
EAFの最大の環境メリットはスクラップ原料による低CO₂。ただし電力源（再エネ vs 化石燃料）によって排出量が大きく変わる。
| 製鉄方法 | CO₂排出量（tCO₂/t-鋼） | 主な排出源 | 削減可能性 |
|---|---|---|---|
| BF-BOF（高炉+転炉） | 1.8〜2.1 | コークス燃焼・石灰石分解（プロセス排出） | 限定的（プロセス由来が主） |
| EAF（スクラップ原料）+ 現在の電力 | 0.4〜0.7 | 電力消費（電源ミックス依存） | 高い（再エネ化で大幅削減） |
| EAF（スクラップ）+ 再エネ電力100% | 0.05〜0.2 | 電極・補助材料製造の上流排出 | ほぼゼロ排出が可能 |
| DRI-EAF（グリーン水素還元） | 0.1〜0.5 | 水素製造電力（再エネ比率依存） | 高い（水素・電力の再エネ化で最低排出） |
出典：worldsteel（World Steel Association）GHG Emissions Data、IEA Iron and Steel Technology Roadmap 2020。
CBAMと炭素価格がEAFに与えるコスト影響
2026年より本格適用のEU CBAM（炭素国境調整メカニズム）は、EUへの鉄鋼輸出時に製造段階のCO₂排出量に基づく課金を求める。日本の高炉鋼（BF-BOF）はEAF鋼より炭素コストが高くなる。
| 製鉄方法 | CO₂排出量 | CBAM課金（EU-ETS価格€80/t想定） | EU輸出コスト増加（t-鋼あたり） |
|---|---|---|---|
| BF-BOF（高炉転炉） | 1.9 tCO₂/t-鋼 | €152/t-鋼 | 約+2〜3万円/t-鋼（輸出競争力に重大影響） |
| EAF（現在の電源ミックス） | 0.5 tCO₂/t-鋼 | €40/t-鋼 | 約+0.5〜1万円/t-鋼（競争力優位） |
| EAF（再エネ電力） | 0.1 tCO₂/t-鋼 | €8/t-鋼 | 影響軽微（グリーンスチール認定取得可能） |
EAFの用途・品質制約と高炉との棲み分け
EAFにはスクラップ由来の不純物（銅・スズ・クロム等）が蓄積するため、高品質の薄板（自動車用鋼板・電磁鋼板）の製造には制約がある。高炉は品質面で今後も一定の役割を維持するが、汎用鋼・建設用鋼はEAFへの移行が加速する。
- EAF向け製品：H形鋼・棒鋼・線材・建設用厚板・コンテナ用鋼板（スクラップ品質が許容される製品）
- 高炉維持が必要な製品：自動車用冷延薄板、電磁鋼板（モーター用）、食品缶用ブリキ板（銅・スズ規制が厳しい製品）
- DRI-EAFが解決策：グリーン水素で製造したDRIを原料とするEAFは不純物が低く、高品質薄板の製造も可能。日本製鉄・JFEがDRI-EAF転換を検討中。
グリーンスチール市場と価格プレミアム
再エネ電力でのEAFまたはDRI-EAFで製造した低炭素鋼（グリーンスチール）は市場でプレミアム価格が付く。
| グリーンスチール認証・基準 | 対象 | 市場プレミアム（参考） |
|---|---|---|
| ResponsibleSteel認証 | CO₂削減目標+社会・環境基準を満たす製鉄所 | $50〜100/t-鋼（自動車メーカー向け） |
| SteelZero（RE100に類似） | 2030年までに鋼材の50%を低炭素調達を宣言する需要家企業 | 長期契約ベース（個別交渉） |
| GHGプロトコル Scope 3 Cat.1 | 調達鉄鋼のサプライヤーPCFに基づくScope 3開示 | 低炭素鋼優先調達のインセンティブ |
日本の主要鉄鋼メーカーのEAF・DRI転換計画
- 日本製鉄：2050年カーボンニュートラル目標。2030年代に電炉（EAF）+直接還元鉄（DRI）の一貫プロセスへの転換を計画。水素還元製鉄技術（Super COURSE50）をNEDO支援で開発中。
- JFEスチール：東日本製鉄所（京浜地区）のBF休止とEAF新設を発表（2024年以降段階的）。スクラップ主体のEAF体制への移行を加速。
- 神戸製鋼：Midrex（直接還元製鉄技術）の子会社として世界最大のDRI技術ライセンサー。日本国内でのDRI-EAF普及に向けた技術開発を推進。
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