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若Boston Metal熔融氧化物電解技術最終實現規模化應用，將有望為全球鋼鐵行業提供一條經濟可行的減排路徑，對推動整個工業體系向低碳化轉型具有重要意義。
文｜胡畔 編輯｜謝彬彬 <<<<
來源｜中國金融案例中心 <<<<
導讀
在全球工業綠色轉型的關鍵時期，Boston Metal憑藉其突破性的熔融氧化物電解（MOE）技術，正在重塑鋼鐵行業的可持續發展格局。這家獲得美國國家科學基金會和世界銀行戰略投資的企業，已成功將其創新技術推進至商業化初期階段。若其MOE技術最終實現規模化應用，將有望為全球鋼鐵行業提供一條經濟可行的減排路徑，對推動整個工業體系向低碳化轉型具有重要意義。
1.1 公司概述
Boston Metal成立於2012年，是一家坐落於美國馬薩諸塞州劍橋市的科技初創公司。該公司聚焦於開發一種創新的冶金工藝——“無碳鍊鐵”技術，其目標在於解決傳統鋼鐵生產過程中二氧化碳排放量過高的問題。透過引入熔融氧化物電解（Molten Oxide Electrolysis, 簡稱MOE）技術，Boston Metal實現了從礦石到純鐵的直接轉換，全程幾乎不產生溫室氣體排放，標誌著鋼鐵製造領域的一次重大革新。
自成立以來，Boston Metal已取得了顯著的技術突破和發展成果，並申請了多項國際專利。不僅如此，Boston Metal還與多家跨國企業和研究機構構建了戰略合作伙伴關係，如必和必拓（BHP）、力拓集團（Rio Tinto）等礦業巨頭以及美國能源部（DOE），這些合作關係對於推動新技術的商業化應用至關重要。
1.2 創始人介紹
圖1 Boston Metal創始人Donald Sadoway教授
（資料來源：公開網路）
Boston Metal起源於麻省理工學院（MIT）的實驗室，這裡不僅是全球頂尖的學術研究機構之一，也是創新技術誕生的搖籃。Donald Sadoway教授帶領Antoine Allanore及Jim Yurko兩位博士在其實驗室中首次提出了將電化學方法應用於鐵和其他金屬生產的構想。這一構想並非憑空而來，實際上它植根於Sadoway教授自上世紀80年代以來對鋁電解生產工藝的研究。
Sadoway教授致力於尋找一種可以替代傳統鋁電解過程中使用的陽極材料。在這過程中，他開始思考是否可以應用類似電化學原理來生產鐵。隨著研究的深入，Sadoway和其學生們開發出了名為熔融氧化物電解（Molten Oxide Electrolysis, 簡稱MOE）的新工藝，併成功證明這種方法可以在工業規模上生產包括鋼鐵在內的多種金屬。MOE技術的關鍵在於它能夠直接從礦石中提取金屬，同時只產生氧氣作為副產品，而不是像傳統鍊鐵過程那樣排放大量的二氧化碳。這一發現推動了鋼鐵產業的綠色化程序。
1.3 發展歷程
前身：來自月球的技術
20世紀80年代初，年輕的Donald Sadoway在波士頓擔任助理教授時，對電冶金技術產生了興趣。這項技術利用電力從礦石中提取金屬。後來，他在麻省理工學院（MIT）的實驗室專注於研究鋁生產中使用的惰性陽極——這種導電材料在熔鍊過程中發揮關鍵作用。到90年代末，Sadoway確信惰性陽極不僅能實現鋁冶煉過程的脫碳，對鋼鐵生產同樣重要。但當時這一觀點並未引起學界和業界的重視。
如今已是MIT材料化學系榮譽教授的Sadoway回憶道：“那時沒人願意資助這項研究。”而轉機出現在1998年，美國國家航空航天局（NASA）邀請他研究月球製氧技術。基於電冶金領域的經驗，他開發出熔融氧化物電解法。使用模擬月壤的亞利桑那州隕石樣本後，他發現氧化鐵不僅能高效產氧，還能獲得金屬副產品。
起步階段（2012年）
2012年，Sadoway教授團隊發現鐵鉻合金是一種低成本、高效的陽極材料，使MOE（熔融氧化物電解）技術的商業化成為可能。他意識到，這項技術不僅能用於太空探索，其副產品在地球上也具有巨大商業價值。
為了提高電解反應的可行性，他與麻省理工學院冶金學教授、材料科學與工程系擔任Heather Nan Lechtman教授職位的Antoine Allanore教授以及前學生Yurko合作，共同創立Boston Metal公司。這項最初為月球製氧開發的技術，最終在地球上找到了其應用價值，為鋼鐵行業的綠色轉型提供了創新解決方案。
成長階段（2013-2017年）
成立之初，Boston Metal面臨諸多挑戰，如何將實驗室技術擴大到工業規模，以及如何獲得足夠的資金支援。幸運的是，公司很快獲得了NASA和美國鋼鐵協會的支援，為後續的研發工作提供了堅實的資金保障和技術指導。
2014年是Boston Metal的一個重要轉折點——公司完成了首個半工業級MOE電池的除錯執行，這標誌著這項技術正式邁出實驗室，向工業化應用邁進。為了進一步推進技術創新並加速商業化程序，Boston Metal不斷擴充其專業團隊。2017年，行業資深人士Tadeu Carneiro加入公司並出任CEO。Carneiro此前曾執掌全球最大鈮生產商CBMM數十年，他的加入為Boston Metal帶來了豐富的管理經驗和行業資源。
商業化推進階段（2018年-今）
2018年，Boston Metal在A輪融資中成功籌集2500萬美元資金，當時公司團隊僅有8人。次年，公司在馬薩諸塞州沃本建立了佔地25,000平方英尺（約2323平方米）的工廠，邁出了產業化的重要一步。
2020年標誌著Boston Metal商業化程序的重大突破。全球鈮產品領導者CBMM與公司達成戰略合作，將在巴西阿拉沙工廠部署MOE技術生產鈮產品。這項合作不僅是公司首個鐵合金生產商業協議，更驗證了MOE技術的工業應用潛力。
隨著業務拓展，Boston Metal在2021年完成6000萬美元B輪融資，員工規模擴大至65人，沃本工廠面積也擴充套件至38,000平方英尺。同年，其創新技術獲得業界認可，榮膺首屆S&P Global Platts金屬與採礦業新技術大獎。2022年，公司在巴西設立全資子公司Boston Metal do Brasil，專注高價值金屬業務，員工總數突破百人。
2023年5月，國際金融公司（IFC）向Boston Metal投資2000萬美元，這是世界銀行集團首次對尚未盈利的初創企業進行股權投資。11月，公司入選美國能源部2.75億美元清潔能源計劃，獲准在西弗吉尼亞州威爾頓建設新工廠，生產清潔能源關鍵材料。同年完成的C1輪融資累計達2.62億美元，創下公司融資新紀錄。
2024年，Boston Metal在C2輪再獲2000萬美元融資，員工人數也突破了300人。Boston Metal將目光投向了佔全球鋼鐵產量70%的亞洲市場，加速推進MOE技術的全球商業化程序。
1.4 融資概況
截至2025年3月，Boston Metal已透過一系列資助和投資活動累計獲得資金3.52億美元。在2023年完成的C1輪融資中，公司募集了2.62億美元。其中約三分之一的資金投入到了巴西子公司的商業化專案，該子公司即將啟用迄今為止公司所建造的最大規模的裝置；剩餘三分之二的資金則將用於進一步完善和開發其核心的鍊鋼工藝及其相關元件，旨在加速技術的成熟與應用，以應對全球對低碳乃至無碳鋼鐵日益增長的需求。
表1 Boston Metal融資概況
（資料來源：Crunchbase）
2.1 核心技術
Boston Metal所研發的MOE工藝是在模組化設計的反應器中實施，其尺寸大致相當於一輛校車。MOE技術透過將鐵礦石中的氧化鐵與多種含氧化合物混合，並在高溫環境下通電，將礦石中的金屬元素提純為液態金屬。該過程類似於電化學電池的操作，其中包含一個惰性陽極和一個陰極，電流透過電解質在這個封閉系統內迴圈。
圖2 Boston Metal的MOE技術原理示意圖
(圖片來源：MIT News)
MOE工藝的核心在於其獨特的電解系統設計。該工藝首先需要將電網輸送的交流電（AC）轉換為直流電（DC）。當反應模組內部溫度達到約1600攝氏度時，直流電在陰陽極之間形成電流回路，促使氧化鐵中的化學鍵發生斷裂。這一電熱化學反應會產生兩個主要產物：在反應模組底部沉積的高純度液態鐵，以及作為副產物釋放的氧氣。這一技術相較傳統鋼鐵生產工藝具有顯著優勢：1）工藝簡化：無需使用水、危險化學品或貴金屬催化劑；2）原料靈活：可處理不同品位的鐵礦石；3）環境友好：整個生產過程僅排放氧氣；4）能耗最佳化：可直接利用可再生能源供電
根據Boston Metal首席科學家Guillaume Lambotte的研究資料，單個MOE電池在600千安培（kA）工作電流下，日產量可達10噸金屬。該技術的模組化設計使其具備出色的可擴充套件性，能夠根據需求靈活調整生產規模。這徹底改變了傳統鋼鐵生產流程，省去了焦炭製備、鐵礦石燒結/球團化、高爐還原和轉爐精煉等多個環節，不僅能解決高品質鐵礦石資源短缺的問題，還能大幅降低生產成本和環境負荷。
2.2 商業路徑
MOE技術的商業化面臨一個關鍵挑戰：建設全新採礦冶煉工廠的成本過高。為此，Boston Metal採取了“變廢為寶”的合作策略——與現有礦場合作，利用MOE技術從採礦廢料中提取高價值金屬。公司選擇巴西米納斯吉拉斯州作為首個商業化試點，這裡豐富的錫礦資源產生了大量含鉭、鈮和錫的廢料。試點工廠採用獨特的電解工藝：將礦渣投入裝有高溫電解質的反應器，透過電解分離金屬成分，最終從底部收集高純度熔融合金。這一創新方案不僅解決了礦場廢料處理難題，更創造了額外收益來源。該試點專案預計2025年初實現首批金屬銷售，年產能約400噸，並計劃到2026年建設年產萬噸級的工廠。
此外， MOE技術打破了傳統鋼鐵生產對高品質鐵礦石的依賴，為鐵礦石質量較低的新興市場提供了一種可行的鋼鐵生產替代方案。這項技術特別適合非洲、南美等鐵礦質量較低但基建需求旺盛的地區，使這些國家能夠直接利用本土資源實現鋼鐵自給，而不必依賴傳統高爐所需的高品質礦石。而隨著全球鋼鐵生產重心向發展中國家轉移——2021年這些地區已貢獻全球59%的粗鋼產量，MOE技術的環保優勢和成本效益使其成為理想選擇。在此背景下，Boston Metal可以透過授權鋼鐵製造商使用其專利技術，並靈活部署相應規模的電池模組從而獲益。
3.1 競爭優勢
Boston Metal的MOE技術為鋼鐵行業提供了一種革命性的零碳生產方案。這項技術透過電力直接將金屬氧化物轉化為熔融金屬，摒棄了傳統工藝中對煤炭和焦炭的依賴，整個生產過程僅排放氧氣，實現了真正的零碳排放。在經濟效益方面，MOE技術展現出顯著的成本競爭力。它能夠直接將低品位和中品位鐵礦石轉化為高純度熔融鐵，這不僅拓寬了原料的供應範圍，還降低了對高成本、高品位鐵礦石的依賴。MOE技術的模組化設計使其具備獨特的商業靈活性，可根據市場需求從試點規模逐步擴充套件到百萬噸級產能。這種可擴充套件性使其特別適合可再生能源豐富但鐵礦品位較低的發展中地區，為全球鋼鐵行業提供了一條兼顧環保與經濟效益的轉型路徑。
而相比其他綠色鋼鐵技術，MOE具有顯著優勢：與依賴氫能的Blastr Green Steel相比，它省去了焦化、燒結等高汙染工序，且對礦石品質要求更低；與採用碳素還原的Appalachian Iron相比，MOE無需依賴碳捕集技術就能實現完全脫碳。
表2 Boston Metal與主要競爭對手列比
（資料來源：公開網路）
3.2 面臨挑戰
技術成熟度有待檢驗
MOE技術雖然具有創新性，但其工業化應用仍面臨驗證挑戰。MOE技術的核心在於利用電力直接將金屬氧化物轉化為熔融金屬，這一過程需要在工業規模上進行廣泛的測試和最佳化，以確保其在連續生產中的一致性和效率。因此，儘管MOE技術在實驗室規模上顯示出了潛力，但在工業規模上，它需要在更廣泛的操作引數範圍內進行測試，仍需解決三大關鍵問題：生產工藝的穩定性、裝置長期執行的可靠性以及對原料波動的適應性。
來自新、老工藝的競爭
Boston Metal還面臨來自於傳統鍊鋼工藝和其他新興的綠色鍊鋼技術的競爭。傳統鍊鋼過程，尤其是高爐鍊鐵，因其成熟性和廣泛的應用基礎，在成本和規模上具有優勢，構成了主要的競爭來源。此外，其他綠色鍊鋼技術，如直接還原鐵（DRI）和電弧爐（EAF）技術，也在提高效率和降低環境影響方面與MOE技術形成競爭。
傳統工藝存在行業慣性
Boston Metal的MOE技術雖然具備環保潛力，但其經濟性仍需與傳統鍊鋼工藝進行全面對比評估。這項技術需要從裝置投入、能源效率、原料成本及生產效能等多個維度證明其商業價值。鋼鐵行業對新技術的採納往往需要經歷一個漸進過程，特別是當涉及現有設施的重大改造時。為此，Boston Metal必須透過持續的技術驗證、市場教育和信任建立來提升行業接受度，這既包括充分展示技術優勢，也涉及與潛在合作伙伴的長期關係培育，以及對行業標準的適應與引導。
在全球應對氣候變化的緊迫形勢下，鋼鐵行業作為碳排放大戶正面臨前所未有的減排壓力。傳統高爐-轉爐工藝的高能耗、高排放特性使其成為綠色轉型的重點領域。在此背景下，Boston Metal研發的MOE技術重構了鋼鐵生產正規化，透過顛覆性的電解工藝實現了效率提升與環境友好的雙重突破。這項技術不僅從根本上消除了傳統工藝的碳排放問題，其模組化設計更使其具備規模化應用的潛力。隨著商業化程序的穩步推進，Boston Metal有望在全球範圍內推動鋼鐵行業的綠色革命，助力實現更加可持續的未來.
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