تحقق صنعت بدون آلاینده با تولید فولاد سبز

فولاد را می‌توان به عنوان وجه اشتراک تمام صنایع و تولیدات آن‌ها در نظر گرفت. بسیاری از وسایلی که روزانه با آن‌ها سرو کار دارید به نحوی با این ماده با ارزش سروکار دارند. تولید فولاد سالانه منجر به انتشار حدود ۸% از کربن جهانی می‌شود. به همین دلیل، تولید مبتنی بر سوخت هیدروژن سبز، فرصتی برای حرکت در مسیر صنعت فولاد بدون آلودگی را فراهم خواهدکرد.

اما فولاد سبز چیست؟ فولاد سبز، به فولادی اطلاق می‌شود که با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر تولید شود. این ماده دومین ماده پرارزش جهان است که تقریبا تمام حوزه‌های زندگی امروزه را تحت تاثیر خود قرار داده‌است. در تولید آهن و فولاد، زغال سنگ به عنوان سوخت اصلی مورداستفاده قرار می‌گیرد. گاز آلاینده در نتیجه سوخت زغال سنگ برای محیط زیست چندان خوشایند نیست. هر چند که امکان تولید سوخت هواپیما از گازهای مضر کارخانه فولادسازی وجود دارد.

صنعت فولادسازی همانند دیگر صنایع در حال تغییر و حرکت به سوی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و آسیب‌های زیست محیطی است. تاکنون تغییر چشمگیری در این صنعت مشاهده نشده با این‌حال سازندگان فولاد به دنبال سوخت‌هایی هستند که جایگزین احیای کننده‌های فسیلی شوند و گازهای آلاینده را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. کشورهای بسیاری در جستجوی نوآوری‌هایی برای حذف کربن و ایجاد فرصت‌هایی برای ساخت فولاد سبز هستند.

کارخانه‌های فولادسازی یکی از منابع انتشار گازهای گلخانه‌ای

حرکت جهان به سمت تولید فولاد سبز‌

۹۰ درصد فلزات جهانی به فولاد اختصاص یافته است. صنعت فولاد بر اقتصاد، فرهنگ، سطح علمی و اشتغال تمامی کشورها تاثیر می‌گذارد و نشانه‌ای از توسعه کشور می‌باشد. اهمیت این صنعت به رشد روزافزون آن‌، مصرف انرژی و در نتیجه تولید آلاینده‌ها منجر می‌شود.

بسیاری از سازندگان فولاد جهان به دنبال فناوری‌هایی برای تولید فولاد با حداقل میزان آلاینده‌ هستند. در برخی ایالات امریکا چون کالیفرنیا، واحدهای خرید پروژه‌های دولتی ملزم هستند میزان ردپای کربن یا مقدار گاز CO_۲ محصولات خریداری‌شده را گزارش دهند. هدف از این کار، اندازه‌گیری و در صورت امکان کاهش میزان کربن است. اقداماتی این‌چنینی در ایالات متحده هنوز به‌ندرت و عمدتا توسط دولت انجام می‌گیرد.

از سوی دیگر، اتحادیه اروپا در جهت کاهش گازهای گلخانه‌ای در حوزه تولید فولاد اقداماتی را برنامه‌ریزی کرده‌است. همچنین بودجه‌ای به‌منظور تحقیق و پشتیبانی از زیرساخت‌ها چون تامین گاز هیدروژن اختصاص داده‌است. شرکت تولید فولاد آرسلورمیتال (ArcelorMittal) هامبورگ به دنبال تجاری‌سازی کاهش میزان کربن اولیه، ۲% یا ۶۰۰۰۰۰ تن در سال کربن، است. گازهای منتشرشده این کارخانه در حوزه سوم پروتکل‌ گازهای گلخانه‌ای (GHG) قرار می‌گیرد.

منابع انتشار گاز گلخانه‌ای

انتشار گازها در سه گروه تحت عنوان پروتکل‌ گازهای گلخانه‌ای (GHG) طبقه‌بندی می‌شوند.

حوزه اول: انتشارات مستقیم گازهای گلخانه‌ای از منابع تحت کنترل و مالکیت سازمان‌ها

حوزه دوم: انتشار غیر مستقیم حاصل از تولید برق، بخار، گرمایش و سرمایش

حوزه سوم: انتشار غیرمستقیم گازهای گلخانه‌ای که در زنجیره ارزش شرکت اتفاق می‌افتند

به نقل از شرکت آرسلورمیتال با چند روش می‌توان تولید گازهای گلخانه‌ای را کاهش داد. یکی از این راه‌ها، استفاده از کوره قوس الکتریکی (EAF) است که انرژی آن از برق حاصل از منابع تجدیدپذیر تامین می‌شود. همچنین استفاده از زغال ککی که از توده‌های زیستی تولید می‌شود و تبدیل گازهای گلخانه‌ای به مواد شیمیایی چون اتانول برای ساخت پلاستیک و سوخت به کاهش انتشار گازها کمک خواهدکرد. در این راستا اتحادیه اروپا انجام تحقیقات در این حوزه را از لحاظ مالی حمایت می‌کند. همچنین هیدروژن موردنیاز در زیرساخت آرسلورمیتال را تامین می‌کند تا فولاد را مستقیما از احیا سنگ آهن تولید کنند.

ولوو، پیشگام در مسیر کاهش آلاینده‌ها

اگرچه در مسیر تغییر چالش‌های بسیاری وجود دارد، به نظر می‌رسد تولیدکنندگان فولاد به طور جدی به دنبال کاهش میزان کربن محصولات خود هستند. بعد از صنعت تولید برق، صنایع فولاد و آهن دومین منبع منتشرکننده گازهای گلخانه‌ای هستند. بر اساس شواهد، مصرف‌کنندگان صنعتی علیرغم میل خود، تحت فشار سرمایه‌گذارها قرار گرفته‌اند تا میزان کربن را در زنجیره تامین خود گزارش داده و نسبت به کاهش انتشاز این گاز آلاینده،‌ اقدام کنند. به‌علاوه آن‌ها در کاهش کربن به دنبال نقاط قوت هستند؛ معیارهایی که در فروش و بازاریابی عمومی و افزایش خرید موثر واقع شوند. به عنوان مثال، تاثیرات مثبت یک کارخانه بر محیط‌ زیست.

مثلا، ولوو با همکاری شرکت سازنده فولاد سوئدی SSAB تولید خوروهای فولادی “بدون فسیل” را در سال‌های آتی آغاز خواهدکرد. SSAB برنامه دارد تولید اولین فولاد بدون فسیل با استفاده از الکتریسته حاصل از انرژی تجدیدپذیر و هیدروژن سبز را از سال ۲۰۲۶ شروع کند.

ولوو تولید کننده اولین خودرو با فولاد سبز

بر اساس مقالات منتشر شده توسط فایننشال تایمز، صنعت فولاد و آهن ۷-۹% از کل کربن منتشر شده را در برمی‌گیرند. حرکت به سمت تولید EAF، که در حال حاضر حدود ۳۰% از فولاد جهانی توسط آن تولید می‌شود، به کاهش این میزان گاز گلخانه‌ای کمک خواهد کرد. با این­حال قراضه‌های فولادی برای انتقال تمام تولید فولاد به فناوری EAF کافی نیست.

مسیری طولانی و پر از چالش در چین

سهم عمده فولاد در چین، که بیش از نیمی از تولید جهانی را به خود اختصاص می‌دهد، در کوره بلند سنتی تولید می‌شود. اگرچه بسیاری از کارخانجات این کشور در دهه گذشته یا قبل از آن ساخته شده‌اند اما هنوز هم در مقایسه با کارخانه‌جات غربی ضعیف تلقی می‌شوند.

تقریبا یک سوم از گازهای گلخانه‌ای صنعتی توسط کارخانه‌های چین منتشر می‌شوند. این واحد به ازای هر تن فولاد، دو تن گاز گلخانه‌ای تولید می‌کند، در حالی که در اروپا در مقایسه با یک تن فولاد، یک تن CO_۲ منتشر می‌شود. صنعت فولاد اروپا با توجه به این واقعیت، عوارض کربن بر فولاد چین را تحت فشار قرار داده‌است. با این هدف که این اقدام واردات را محدود کرده و روند تولید را چین را بهبود بخشد.

منبع تولید فولاد سبز

اساسا روش تولید کوره بلند از طریق هیدروژن سبز به عنوان سوخت یا منبع حرارت می‌تواند به تنهایی کربن را خنثی کند. برای استفاده از هیدروژن بدون فسیل یا “هیدرژن سبز” که تولید شده از انرژی‌های تجدیدپذیر است، باید ظرفیت تجدیدپذیری به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

در آلمان ۲۰% از کل برق مصرفی کشور از  این طریق تولید می‌شود. به نقل از فایننشال تایمز و SSAB، این روش تنها در صورتی از نظر اقتصادی به‌صرفه و بادوام است که مالیات کربن در هر تن ۲۲۰ دلار باشد. SSAB بیان داشت که تولید فولاد از این روش هزینه‌های تولید را ۲۰ تا ۳۰ درصد افزایش می‌دهد.

بنابراین، در حال حاضر نباید انتظار تولید گسترده فولاد سبز را داشت. با این‌حال برخی کشورها و شرکت‌ها در حمایت از این روش تمایل به سرمایه‌گذاری‌های بزرگ دارند. به علاوه شور و اشتیاق مردم و پذیرش جامعه در این راه تاثیر بسیاری خواهدداشت. همانند فناوری‌هایی چون توربین‌های بادی و اتومبیل‌های برقی، حمایت دولت و اشتیاق افراد روند توسعه یک فناوری را تسریع خواهدکرد. برای فولاد سبز مسیری مشابه و طولانی در انتظار است.

فولاد سبز در ایران

خط تولید کارخانه فولاد مبارکه اصفهان

در ایران فولاد اولین صنعت مصرف‌کننده انرژی است. با افزایش تقاضا و تولید فولاد در کشور، میزان انرژی مصرفی و در نتیجه میزان آلاینده‌های تولیدی افزایش خواهدیافت. افزایش گازهای آلاینده، محیط زیست را با خطر نابودی روبرو می‌کند.

در صنعت فولاد کشور از کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌شود که نسبت به دیگر روش‌ها آلاینده کمتری تولید می‌کنند. با این‌حال تجهیزات و زیرساخت‌های قدیمی و ضعیف، منجر به افزایش تولید گازهای گلخانه‌ای بیشتر از سایر کشورها شده‌است. صنایع فولاد ایران در حال حاضر در لیست تولید بیشترین میزان گاز گلخانه‌ای قرار گرفته‌است در صورت تغییر تجهیزات و فرآیند تولید، مصرف انرژی و گازهای گلخانه‌ای صنعت فولاد کشور کاهش خواهندیافت. در حال حاضر استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی و تجهیزات قوی در فولاد مبارکه اصفهان ایجاد گازهای آلاینده در این کارخانه را کاهش داده‌‌است.

منبع: www.agmetalminer.com