فولاد سبز

آسمان خراش ها و پل ها، ماشین ها و کشتی های تفریحی، تسلیهات و ماشین آلات همه یک چیز مشترک دارند: فولاد. به عنوان یک ورودی کلیدی برای مهندسی و ساخت و ساز، این فلز رایج ترین فلز مورد استفاده در جهان است که پایه های اقتصاد صنعتی مدرن را فراهم می کند. از زمانی که روشی برای تولید انبوه ارزان قیمت آلیاژ آهن توسط مخترع انگلیسی هنری بسمر در دهه ۱۸۵۰ ایجاد شد، صنعت گسترده ای رشد کرده است که امروزه بیش از ۲.۵ تریلیون دلار درآمد دارد و میلیون ها نفر را وارد بازار کار کرده است. اما همانطور که بخش‌های نفت و زغال‌سنگ در سال‌های اخیر با فشار شدیدی مواجه شده‌اند، نقش فولاد در بحران آب‌ و هوایی اکنون تحت بررسی دقیق‌تری قرار دارد. از کمربند زنگ‌دار آمریکایی گرفته تا مناطق مرکزی تولید چین، روش غالب تولید آهن، مقادیر زیادی دی‌اکسید کربن را به اتمسفر تحمیل می‌کند، که عامل اصلی گرمایش جهانی انسان‌ساز است. خارج از تولید برق، بخش آهن و فولاد بزرگترین تولید کننده صنعتی گاز است. طبق گزارش انجمن جهانی فولاد، ۷ تا ۹ درصد از کل انتشار مستقیم سوخت های فسیلی را تشکیل می دهد. از آنجایی که تغییرات آب و هوایی در دستور کار سیاسی جهانی قرار می گیرد و بسیاری از دولت ها به اهداف بلندپروازانه زیست محیطی متعهد می شوند، مسابقه ای با زمان برای توسعه نسخه های کم کربن این ماده قوی و همه کاره در جریان است.
فولاد یک ماده بسیار مهم برای جامعه مدرن است. مارتین پی، مدیر فنی SSAB، یک شرکت سوئدی که در خط مقدم این تلاش‌ها قرار دارد، می‌گوید: «این از مدت‌ها قبل از سنگ آهن و با استفاده از زغال سنگ ساخته شده است. «اگر ما واقعاً بخواهیم در تحقق اهداف اقلیمی تعیین شده در توافقنامه پاریس سهیم باشیم، اجماع کاملاً گسترده ای وجود دارد که تنها انجام بهبودهای بیشتر در بهره وری در کوره بلند کافی نخواهد بود و بدنبال آن فناوری‌های نوآورانه به‌سرعت مورد نیاز قرار می گیرند.» پس از استقرار انبوه انرژی های تجدیدپذیر در دهه گذشته و همچنین قول اخیر بسیاری از خودروسازان جهان برای روی آوردن به موتورهای الکتریکی، صنایع سنگین مانند فولاد، سیمان و پتروشیمی که نیاز به گرمای شدید دارند یکی از مرزهای بعدی در کربن زدایی اقتصاد به گفته آژانس بین المللی انرژی، برای دستیابی به اهداف جهانی آب و هوا و انرژی، انتشار صنعت فولاد باید حداقل تا اواسط قرن به نصف کاهش یابد و پس از آن به صفر کاهش یابد. برخی از بزرگترین فولادسازان جهان، از جمله ArcelorMittal، Thyssenkrupp و گروه Baowu چین، در مراحل مختلف تبدیل مفاهیم آزمایشگاهی به واقعیت صنعتی هستند. تعدادی حتی اهدافی را برای انتشار به اصطلاح “صفر خالص” اعلام کرده اند.
Faustine Delasalle، شریک Systemiq، یک شرکت مشاوره و سرمایه گذاری، می گوید که سطح توسعه فنی دلگرم کننده است. ما هنوز به نقطه آمادگی بازار نرسیده‌ایم، اما نسبتاً سریع در حال پیشرفت بوده و می‌توانیم انتظار داشته باشیم که اولین موج از سایت‌های تولید نزدیک به صفر قبل از سال ۲۰۳۰ تولید شوند. بلندپروازانه ترین برنامه ها شامل دور شدن از اصل تبدیل سنگ به فلز کشف شده در عصر آهن با گاز هیدروژن “پاک” به عنوان منبع انرژی جایگزین جدید است. با این حال، تعمیرات اساسی یک صنعت دودکش یکپارچه و کند حرکت که ۲ میلیارد تن محصول در سال تولید می کند، کار بسیار بزرگی خواهد بود. از جمله موانع، سطح سرمایه‌گذاری مورد نیاز است که می‌تواند به صدها میلیارد دلار برسد – در کسب‌وکاری که با مازاد عرضه مزمن و نوسانات بی‌ثبات در سودآوری گرفتار شده است، آسان نیست. ArcelorMittal، بزرگترین تولیدکننده فولاد اروپا، تخمین زده است که کربن زدایی از تأسیسات خود در این قاره مطابق با تلاش اتحادیه اروپا برای حذف خالص انتشار گازهای گلخانه ای تا سال ۲۰۵۰ بین ۱۵ تا ۴۰ میلیارد یورو هزینه خواهد داشت. «این فناوری‌ها هزینه فولاد ما را افزایش خواهند داد. لاکشمی میتال، رئیس اجرایی، می گوید: ارزان نیست و مشتریان ما باید آماده پرداخت باشند.

اهداف کربن زدایی

دلیل اینکه فولاد تا این حد کربن بر است به مسیر اصلی استخراج آهن از سنگ معدن آن باز می گردد. کوره های بلند که تا دمای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد گرم می شوند، با مواد معدنی، آهک و کک، سوختی که از زغال سنگ متالورژیکی به دست می آید، بارگیری می شود که مولکول های اکسیژن را از اکسید آهن حذف می کند. محصول جانبی این واکنش شیمیایی CO2 است. رایان اسمیت، تحلیلگر ارشد در موسسه مشاوره CRU توضیح می دهد: «مقدار قابل توجهی انرژی برای گرم کردن سنگ آهن، ذوب شدن آن و جداسازی اکسیژن از آهن موجود در مولکول اکسید آهن مورد نیاز است. کم هزینه ترین حامل انرژی مبتنی بر کربن است. این ترکیب با خواص دمای بالا آن چیزی است که کک را برای ساخت آهن و فولاد بسیار مهم می کند و جایگزینی آن واقعاً سخت است. در حالی که سیاست گذاران زیست محیطی رویای یک “اقتصاد دایره ای” را در سر می پرورانند که در آن استخراج منابع و ضایعات به حداقل برسد، بازیافت به خودی خود نمی تواند پاسخی برای فولاد، که در حال حاضر پرمصرف ترین ماده روی زمین است، ارائه دهد.
کوره‌های قوس الکتریکی که به جای تبدیل مواد خام، ضایعات را ذوب می‌کنند، کوچک‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند و کسری از CO2 کوره‌های بلند را منتشر می‌کنند. امروزه آنها کمتر از ۳۰ درصد از تولید جهانی فولاد را تشکیل می دهند. اما منابع ضایعات محدود است و EAF ها همیشه نمی توانند کیفیت مورد نیاز برای کاربردهای خاص مانند خودروسازی را تولید کنند. در نتیجه، کارشناسان می گویند همیشه به احتمال زیاد نیاز به فولاد “بکر” وجود دارد، فقط از طریق روشی که آلایندگی کمتری داشته باشد. رویدادهای ژئوپلیتیک اخیر انگیزه جدیدی را به این تلاش تزریق کرده است.

در حال حاضر، پیشرفته ترین ابتکارات برای کربن زدایی تولید فولاد در اتحادیه اروپا است. یکی از سیاست‌های شاخص به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا گواهی‌هایی را برای پوشش آلودگی کربنی خود بخرند و بفروشند. بر اساس این طرح معاملاتی انتشار گازهای گلخانه ای، قیمت هر تن CO2 از سال ۲۰۱۶ تا کنون هشت برابر شده و به نزدیک به ۴۰ یورو رسیده است. از آنجایی که مهلت اعطای بخشی از کمک هزینه رایگان به برخی از صنایع به تدریج برداشته می شود، آنها در واقع با جریمه مالی برای آلایندگی مواجه خواهند شد – یا انگیزه ای برای تغییر مسیر. با توجه به اینکه سایر کشورها در حال حاضر در حال اجرا یا برنامه ریزی برای راه اندازی بازارهای کربن خود هستند، هشدارهایی وجود دارد مبنی بر اینکه پول سهامداران ممکن است در اثر شکست فولادسازان در اقدامی برای انتشار گازهای گلخانه ای خود در خطر باشد. کارول فرگوسن، سرپرست تحقیقات سرمایه‌گذار در CDP، یک گروه غیرانتفاعی ارزیابی آب و هوا، می‌گوید: «نمی‌توانید فولاد را با سرعت فعلی‌اش پیش ببرید و سپس امیدوار باشید که به صفر خالص برسید. فکر می کنم به اندازه کافی سریع اتفاق نمی افتد. شما واقعاً باید از هم اکنون سرمایه گذاری را شروع کنید تا بتوانید جابجا شوید.” ولفگانگ کوهن، مدیر استراتژی‌های بخش مالی در ShareAction، یک سازمان غیردولتی که تبلیغ می‌کند، می‌گوید در حالی که شرکت‌های سوخت فسیلی تحت فشار سهامداران قرار گرفته‌اند، درک روشنی در میان سرمایه‌گذاران در مورد مشکلات و راه‌حل‌های احتمالی برای صنایع سنگین تولیدی وجود ندارد. سرمایه گذاری مسئولانه با نفت و زغال سنگ، می دانید که باید از بین برود. با وسایل نقلیه احتراقی، آنها باید دور شوند. “با فولاد این پیچیده تر است.”
اگر قرار باشد فولاد سبز واقعاً در مبارزه با تغییرات آب و هوایی تأثیر بگذارد، صنعت نمی‌تواند با آن به عنوان یک محصول خاص و درجه یک رفتار کند. در یک تجارت کالایی که در آن هزینه بالاست، حمایت مالیات دهندگان احتمالاً در دوران گذار مورد نیاز است زیرا شرکت های قدیمی روی کارآمدتر و رقابتی تر کردن فرآیندهای تولید جدید کار می کنند. میتال می گوید: «دولت اروپا اجازه داد مالیات وضع شود تا بتواند از رشد انرژی های تجدیدپذیر حمایت کند. ما می گوییم به همین ترتیب باید نوعی سازوکار یا چارچوب سیاستی [و] حمایت از صنعت فولاد وجود داشته باشد تا در توسعه پروژه ها به پروژه های تجاری تمام عیار سرمایه گذاری کنیم.

منبع: Steel Technology
برای مشاهده دانشنامه‌های بیشتر در زمینه فولاد و آهن آلات کلیک کنید