تأثیر تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن بر انتشار کربن

فولاد تقریباً در هر جنبه ای از زندگی از ساخت و ساز و اتومبیل گرفته تا لوازم خانگی استفاده می شود. با این حال، ساخت فولاد برای محیط زیست به ویژه از نظر انتشار کربن که ۳۰ درصد است هزینه دارد. به طور معمول از زغال سنگ کک در فرآیند ساخت فولاد استفاده می شود، اما سوزاندن کک مقدار زیادی CO2 را در جو آزاد می کند. در حالی که مصرف کنندگان انرژی در تلاش برای کاهش انتشار CO2 خود هستند، تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن یکی از روندهای امیدوارکننده به نظر می رسد. به امید اینکه این روش جدید انتشار کربن را کاهش دهد و صنایع را گامی به سمت دستیابی به اهداف پایداری خود نزدیک کند.

تولید سنتی فولاد چگونه کار می کند

در فولادهای پالایش سنتی، مواد، سنگ آهن با حرارت اعمال شده از طریق کک در ساختاری به نام کوره بلند کاهش می یابد. این فرآیند منجر به آهن مذاب و تبدیل آهن مذاب به فولاد می شود. اما این یک مشکل است زیرا مقدار زیادی CO2 در واکنش بین سنگ آهن و کک تولید می شود که یکی از مقصران گرمایش جهانی است. امروزه اطلاعات نشان می دهد که صنایع فولاد به تنهایی حدود ۷ تا ۹ درصد از انتشار دی اکسید کربن در جو را تشکیل می دهند. از آنجایی که آگاهی در مورد تأثیر محیط زیست وجود دارد، صنایع برای دستیابی به روش‌های بهتر تولید به چالش کشیده شده‌اند.

نقش هیدروژن در فولادسازی

در چارچوب این مقاله، ساخت فولاد مبتنی بر هیدروژن نیز به عنوان فرآیندی درک خواهد شد که به جای کک به عنوان عاملی که برای تبدیل سنگ آهن به فولاد استفاده می شود. استفاده از گاز هیدروژن ساخته شده است. تنها مزیت اصلی این فرآیند این است که آب (H2O) به جای CO2، محصول مشترک است. در صورت موفقیت آمیز بودن، می تواند به طور قابل توجهی انتشار CO2 در فولادسازی را از میانگین فعلی ۱.۸۵ تن در هر تن فولاد به کمتر از ۱.۳ تن کاهش دهد. هیدروژن را می توان با فرآیندهای متنوعی ایجاد کرد اما روشی که واضح ترین نتیجه را ایجاد می کند از طریق هیدروژن سبز است که از منابع تجدیدپذیر مانند باد یا انرژی خورشیدی به دست می آید. پوشش داده شده به این روش قادر است بخش کربن در تولید فولاد را به ارقام ناچیز کاهش دهد.

مزایای زیست محیطی فولاد مبتنی بر هیدروژن

استفاده از هیدروژن برای تولید فولاد، انتشار CO2 را از بین می برد و شدت کربن صنعت را به شدت کاهش می دهد. این امر باعث کاهش انتشار دی‌اکسین‌های خطرناک مانند CO2 می‌شود و از این رو تغییرات آب و هوایی جهانی را کاهش می‌دهد و کیفیت هوا را بهبود می‌بخشد.
تجزیه و تحلیل انجام شده توسط برخی دیگر از محققان تخمین می زند که یک فناوری مشابه می تواند انتشار CO2 را تا حدود ۹۰٪ در مقایسه با تکنیک های معمولی کاهش دهد. علاوه بر این، مستقل از نفت و گاز، استفاده از هیدروژن در فرآیند فولادسازی به توسعه اهداف جهانی منابع انرژی سبزتر و کاهش تغییرات آب و هوایی کمک می‌کند.

چالش ها در پذیرش تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن

با این حال، یک مسئله مهم در مورد فولادسازی مبتنی بر هیدروژن وجود دارد که در زیر ذکر شده است. اولاً، افزایش تولید هیدروژن سبز نیاز به مقادیر زیادی انرژی تجدیدپذیر را ایجاد می کند که پرهزینه و کمیاب است. چالش دیگر در ایجاد چارچوب ساختاری برای تولید هیدروژن و توزیع آن است. علاوه بر این، انتقال از زغال سنگ به هیدروژن برای کارخانه‌های فولادی یکپارچه، احتمالاً از طریق حمل و نقل خط لوله، هزینه‌های سرمایه‌ای را در محدوده‌ای به دنبال خواهد داشت. در مورد تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن، برخی از شرکت ها در حال آزمایش این راه حل هستند، با این حال، اجرای گسترده ممکن است سال ها یا حتی دهه ها طول بکشد.

آینده تولید فولاد

زمانی که شرکت‌ها و ارگان‌های اداری در سرتاسر جهان به دنبال روش‌های تولید پاک‌تر هستند، به نظر می‌رسد تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن مؤثرترین راه‌حل برای کاهش ردپای کربن باشد. برخی از کشورهای اروپایی و شرکت های فولادی قبلاً استفاده از این روش را آغاز کرده اند. در نهایت، انرژی های تجدیدپذیر ارزان تر و به آسانی در دسترس خواهد بود و در چنین حالتی، تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن احتمالاً عامل اصلی اقتصاد کم کربن خواهد بود.

نتیجه گیری

پتانسیل تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن برای تغییر شدید ردپای کربنی که با تولید فولاد مرتبط است، استثنایی است. روش جدید فوق می تواند به طور موثر مشکل انتشار گازهای گلخانه ای تولید شده توسط صنعت فولاد و مسئله تغییرات آب و هوایی را حل کند. اما مسائل مربوط به هزینه، زیرساخت و مقیاس پذیری هنوز هم در مورد جان بخشیدن به چنین طرح هایی دیده می شود. با تلاش بیشتر در تحقیق و توسعه و سرمایه‌گذاری در فناوری‌های مبتنی بر هیدروژن و هیدروژن، ساخت فولاد مبتنی بر هیدروژن می‌تواند بخشی از راه‌حل برای مهار استفاده از کربن در کشور و جهان باشد.

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