Mae dur yn hanfodol i'r trawsnewidiad gwyrdd – dyma sut i ddileu allyriadau'r diwydiant

Cynhyrchodd glo lai na 2% o drydan Prydain yn 2020, er mai glo oedd y ffynhonnell ynni unigol fwyaf saith mlynedd ynghynt. Er bod trydan y wlad yn mynd yn lanach bob blwyddyn, mae un sector lle mae'r tanwydd ffosil hwn, sy'n llawn carbon, yn parhau'n anodd ei ddisodli: cynhyrchu dur.

Os caiff ei chymeradwyo, Glofa Woodhouse yn Cumbria fydd y pwll glo dwfn cyntaf i agor yn y DU ers 30 mlynedd, a bydd yn cynhyrchu 2.7 miliwn tunnell o lo golosg bob blwyddyn i'r diwydiant dur.

Mae gan ddur gymhareb cryfder-i-bwysau uchel ac mae'n gymharol rad i'w gynhyrchu – nodweddion sy'n gwneud y deunydd yn amhrisiadwy yn y diwydiant adeiladu a'r diwydiant ceir. Yn elfen bwysig o dyrbinau gwynt, bydd dur yn rhan fawr o'r newid i ynni gwyrdd hefyd.

Dyna'n rhannol pam y rhagwelir y bydd y galw byd-eang am ddur yn cynyddu gan fwy na thraean erbyn 2050. Gallai hyn fod yn newyddion drwg i'r blaned, serch hynny, gan fod cynhyrchu dur eisoes yn cyfrif am 7% o allyriadau CO2 y byd a 2.7% o allyriadau'r DU.

Mae angen i'r byd ddod o hyd i ffordd o greu llawer o ddur tra'n lleihau ôl troed carbon y diwydiant. Ac mae Pwyllgor annibynnol y llywodraeth ar y Newid yn yr Hinsawdd wedi argymell y dylai cynhyrchu dur yn y DU greu bron dim allyriadau carbon erbyn 2035. Felly beth yw'r llwybr gorau at ddiwydiant dur carbon isel?

Sut i wneud dur

Er mwyn cynhyrchu dur, mae mwyn haearn yn cael ei gloddio, ei brosesu a'i gyfuno â charbon ac elfennau eraill. Mae glo golosg, math o lo sydd â chynnwys carbon uchel, yn chwarae tair rôl wahanol yn y broses hon. Gall helpu i droi mwyn haearn yn haearn a phrosesu haearn yn ddur, ac mae hefyd yn danwydd a all helpu i bweru'r prosesau hyn.

Mewn gwaith dur integredig, mae glo golosg yn cael ei wresogi i tua 1,100°C i gynhyrchu math pur o garbon o'r enw golosg. Mae golosg yn lleihau'r mwyn i haearn mewn ffwrnais chwyth drwy adweithio ag ocsigen i wneud carbon monocsid. Mae un moleciwl o fwyn haearn yn adweithio â thri moleciwl carbon monocsid, gan adael dau atom haearn a thri moleciwl carbon deuocsid. Yna, mae'r nwy tŷ gwydr yn cael ei ryddhau i'r atmosffer fel gwastraff.

Yn olaf, mae haearn yn cael ei droi'n ddur drwy newid ei gynnwys carbon mewn ffwrnais ocsigen sylfaenol. Yn fyd-eang, mae 90% o'r dur a gynhyrchir o fwyn haearn yn cael ei greu drwy’r broses hon.

Gallai diwydiant dur carbon niwtral ddisodli glo ym mhob cam o'r broses hon. Ond ar hyn o bryd, glo yw'r opsiwn mwyaf cost-effeithiol o hyd yn y rhan fwyaf o achosion.

Beth yw’r dewisiadau eraill?

Fodd bynnag, nid mewn gweithfeydd dur integredig yn unig mae dur yn cael ei gynhyrchu – mae 630 miliwn tunnell o ddur sgrap yn cael ei ailgylchu bob blwyddyn, gan arbed llawer o ynni a 950 miliwn tunnell o CO2, sy'n fwy nag allyriadau blynyddol sector trafnidiaeth cyfan yr UE. Mae ailgylchu'n digwydd yn bennaf mewn ffwrnais arc drydan, lle defnyddir trydan i doddi a phrosesu metel sgrap.

Ond mae hyn yn dibynnu ar lawer iawn o ddur sgrap, a chanfu astudiaeth yn 2015 fod 85% o ddur gwrthstaen eisoes yn cael ei ailgylchu ar ôl iddo gael ei ddefnyddio gyntaf. Nid oes llawer o bosibilrwydd y bydd canran y dur sgrap yn cynyddu yn Ewrop, felly bydd dal angen cynhyrchu dur o fwyn haearn yn y dyfodol.

Mae lleihau mwyn haearn yn uniongyrchol i ffurfio haearn yn broses arall sy'n defnyddio llai o ynni na ffwrnais chwyth. Nwy naturiol yw'r tanwydd ffosil o ddewis ar gyfer 90% o weithfeydd sy’n defnyddio'r dull hwn, wedi'u canoli yn y Dwyrain Canol a Gogledd America lle mae prisiau nwy yn isel. Yn 2018, dim ond 100.5 miliwn tunnell o ddur gafodd ei gynhyrchu fel hyn – dim ond 5.6% o'r cyfanswm.

Mae lleihau mwyn haearn yn uniongyrchol gan ddefnyddio hydrogen a gynhyrchir gan drydan glân – a elwir fel arall yn hydrogen gwyrdd – ac yna prosesu hynny mewn ffwrnais arc drydanol sydd hefyd yn cael ei bweru gan drydan gwyrdd, yn un dull o gynhyrchu dur carbon isel. Mae parhau i ddefnyddio glo mewn gwaith dur integredig, ond cipio a naill ai ddefnyddio neu storio'r CO2 sy'n cael ei allyrru, yn un arall.

Mae gan Electrolysis uniongyrchol, lle mae mwyn haearn yn cael ei droi'n uniongyrchol yn ddur gan ddefnyddio trydan, hefyd botensial, ond mae'n bell o fod yn fasnachol hyfyw. Gydag amser yn brin, y llwybr sicraf i allu datgarboneiddio erbyn 2035, sef y flwyddyn darged, yw defnyddio'r dull lleihau uniongyrchol gyda hydrogen mewn ffwrnais arc drydan, neu ddefnyddio glo mewn gweithfeydd dur integredig sy’n dal a storio carbon. Yn fyd-eang, mae'r ddau yn debygol o chwarae rôl.

Yn y DU, daw 95% o'r allyriadau o gynhyrchu dur o ddau safle yn unig. Dyma lle penderfynir ar y llwybr at sector dur carbon isel.  Nid yw’r strategaeth datgarboneiddio diwydiannol a gyhoeddwyd yn ddiweddar yn nodi pa dechnolegau y mae'n rhaid eu defnyddio, ac felly nid yw'n gwahardd defnydd parhaus o lo golosg cyhyd ag y gellir dal a defnyddio neu storio'r allyriadau carbon.

Mae dal carbon eisoes yn opsiwn da ar gyfer datgarboneiddio prosesau diwydiannol fel cynhyrchu amonia. Ond mae CO2 yn cymysgu â nwyon eraill mewn allyriadau gweithfeydd dur, gan wneud y broses gipio yn anoddach.

Yn fyd-eang, mae'n debygol y bydd glo'n parhau i gael ei ddefnyddio i greu dur yn y 2030au ac wedi hynny, oherwydd hyd bywyd gweithfeydd presennol ac anaeddfedrwydd opsiynau carbon isel. Yn ffodus, byddai defnyddio glo wrth gynhyrchu dur erbyn 2050 yn dal i fod yn gydnaws â Chytundeb Paris, cyn belled â bod allyriadau'n 40% o lefelau heddiw a bod tua thraean o'r allyriadau’n cael eu cipio. Byddai hydrogen a thrydaneiddio yn gwneud gweddill y gwaith.

Nid oes angen i roi’r gorau i ddefnyddio glo ar unwaith wrth greu dur, ond os am warantu y bydd dyfodol cynhyrchu dur yn garbon isel yn y dyfodol rhaid gweithredu nawr. O barhau i ddefnyddio glo, mae angen gwelliannau radical yn nhechnoleg dal a storio carbon – dyma lle y mae angen i ddiwydiant ddangos ei fod yn gallu ateb yr her.