فن آوری های فولادسازی سبز: هموار کردن راه برای آینده ای کم کربن

قالب‌گیری فولاد در انقلاب صنعتی در چند قرن گذشته کلید خورده است و به نیازهای مادی در زیرساخت‌ها، ساخت و تولید و محصولات در زندگی روزمره ما کمک می‌کند. با این حال، روش‌های مورد استفاده در تولید فولاد تا به امروز بسیار مخرب هستند، زیرا از مقادیر زیادی کربن استفاده می‌کنند که میزان زیادی از گازهای گلخانه‌ای را در جو آزاد می‌کند. ظهور فناوری‌های زیست‌محیطی پایدار از زمانی که جهان در حال گذار است اجتناب‌ناپذیر شده است و فناوری‌های فولاد سبز را می‌توان بهترین رویکرد برای کاهش ردپای کربن در تولید فولاد دانست. این دانشنامه فن آوری های فولادسازی سبز و امکانات آن‌ها را برای کمک به ایجاد دنیای جدید کم کربن مورد بحث قرار می‌دهد.

آشنایی با فولادسازی سنتی

برای درک پیشرفت‌های فعلی در تولید فولاد سبز، باید نگاهی به روش‌های مرسوم مورد استفاده در تولید فولاد انداخت. شناخته شده ترین روش، کوره بلند یا فرآیند BF، فرآیند ذوب را با استفاده از کک، شکلی از کربن، به عنوان سوخت به کار می گیرد. این فرآیند همچنین به دلیل احتراق کک و واکنش های شیمیایی، دی اکسید کربن (CO2) زیادی تولید می کند. روش کوره قوس الکتریکی یا EAF نسبتاً کارآمدتر و برای محیط زیست کم خطرتر از فرآیند BF است، اما در اینجا نیز از انرژی الکتریکی استفاده می شود و ممکن است از انرژی فسیلی تولید شود و در نتیجه باعث انتشار شود.

فولادسازی سبز چیست؟

بنابراین، فولادسازی سبز را می‌توان به‌عنوان استفاده از فناوری‌ها و فرآیندهای نسل جدید تعریف کرد که هدف اصلی آن به حداقل رساندن یا حتی حذف کامل انتشار CO2 در فرآیند فولادسازی است. هدف تولید فولاد پایدارتر، کاملاً منظم با استفاده از برخی منابع انرژی جایگزین، فناوری ها یا بازیافت است. از طریق این فناوری های سبز، استفاده از انرژی سبز در فرآیندهای فولادسازی، صنعت امیدوار است به هدف خود در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و تحقق اهداف آب و هوایی جهانی دست یابد.

فن آوری های کلیدی فولادسازی سبز

فولادسازی بر پایه هیدروژن

بنابراین، فولادسازی مبتنی بر هیدروژن یکی از برجسته‌ترین نمونه‌های فناوری سبز مؤثر است. این روش کک را حذف می کند و به جای آن از گاز هیدروژن در ساخت فولاد استفاده می کند. به عنوان مثال، هنگامی که هیدروژن با سنگ آهن می سوزد، محصولات نهایی تشکیل شده آهن و بخار آب هستند و نه CO2. روشی که به عنوان آهن کاهش یافته مستقیم (DRI) یا کاهش مستقیم هیدروژن شناخته می شود، امکان به صفر رساندن انتشار CO2 کلی در فولادسازی را دارد.
با این حال، شایان ذکر است که کارایی این نوع فناوری به هیدروژن سبزی بستگی دارد که از منابع انرژی تجدیدپذیر تولید می شود.

برقی سازی تولید فولاد

فرآیند آوردن برق در محل سوخت فسیلی یا تلاش های انجام شده برای اجرای آن به عنوان برقی سازی تولید فولاد شناخته می شود. کوره های قوس الکتریکی (EAFs) امروزه مورد استفاده قرار می گیرند، اما اصلاحات آینده در این زمینه می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را حتی کمتر کند. در حال حاضر محاسبات نشان می‌دهد که با استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی از جمله انرژی باد، خورشیدی یا حتی برق آبی، شدت کربن در فرآیند EAF را می‌توان به میزان قابل توجهی کاهش داد. ادغام جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS) نیز از طریق برق‌رسانی امکان‌پذیر است که شامل جذب انتشار CO2 در تلاش برای کاهش انتشار کلی می‌شود.

جذب و ذخیره کربن (CCS)

CCS مخفف Carbon Capture and Storage است، از این رو انتشار CO2 که هنگام تولید فولاد تولید می شود، جذب شده و یا در اعماق زمین ریخته می شود یا در فرآیندهای صنعتی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از این فناوری برای عملیات کوره بلند و همچنین کوره قوس الکتریکی مناسب است. CCS انتشار گازهای گلخانه ای را حذف نمی کند اما مقدار CO2 منتشر شده در محیط را کاهش می دهد. در رابطه با فولادسازی سبز، جنبه‌هایی مانند نرخ جذب بهتر و انواع روش‌های پیشرفته ذخیره‌سازی کربن برای موفقیت فناوری‌های CCS حیاتی هستند.

بازیافت و اقتصاد دایره ای

بازیافت فولاد به عنوان قدرتمندترین راه برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در صنعت فولاد در نظر گرفته شده است. واقعیتی که شایان ذکر است این است که فولاد به راحتی قابل بازیافت است و می توان آن را به دفعات بی حد و حصر بازیافت کرد و کیفیت آن کم یا بدون کاهش است. در نتیجه ضایعات فولادی که در کوره‌های قوس الکتریکی (EAFs) استفاده می‌شود، مواد خام مورد نیاز و در نتیجه انتشار را کاهش می‌دهد. همچنین، در نظر گرفتن چرخه عمر محصولات فولادی و به دنبال آن استفاده از اقتصاد دایره ای، که در آن محصولات فولادی دوباره استفاده می شوند و بازیافت می شوند، به کاهش سطح انتشار کربن کل در تولید فولاد کمک می کند.

احیا کننده های جایگزین

مطالعات به منظور یافتن گزینه های دیگری برای کک که در صنایع فولاد نیز استفاده می شود، ادامه دارد. به عنوان مثال، معرف های مورد استفاده با مواد زیستی شامل زیست توده یا بیوچار برای کاهش است. این جایگزین‌ها ممکن است در مقایسه با کک که از سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود، راه‌حل بلندمدتی ارائه دهند.

تولید و ادغام آنها به عنوان بخشی از فرآیندهای تولید در ساخت فولادها همچنان یک حوزه فعال تحقیقاتی است و پتانسیلی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای ارائه می دهد.

چالش ها و چشم اندازهای آینده

پیشرفت فن‌آوری‌های فولادسازی سبز بسیار زیاد است، اما موانعی برای عبور وجود دارد، در حالی که فولاد سبز بیشترین تمرکز را در موج صنعتی سبز دارد، مشکلاتی وجود دارد. اینها شامل پارامترهای هزینه مانند هزینه اجرای فناوری های جدید مورد نیاز، هزینه توسعه زیرساختی و در دسترس بودن منابع انرژی تجدیدپذیر می باشد. بنابراین، صنعت فولاد باید سیاست گذاران، توسعه دهندگان فناوری اطلاعات و سهامداران خود را برای نوآوری و افزایش فناوری های سبز درگیر کند.
با این وجود، چشم انداز فولادسازی سبز با توجه به اثربخشی فن آوری های مخالف فرآیند سنتی ذکر شده در بالا، خوش بین است. فن آوری های جدید، سرمایه گذاری بیشتر در تحقیق و توسعه و سیاست ها می تواند روند توسعه فولاد کم کربن را تسریع بخشد. در توسعه کنونی خود، این صنعت عاملی ضروری در دستیابی به اهداف آب و هوایی در سراسر جهان و ساختن آینده ای پایدار خواهد بود.

نتیجه گیری

با این حال، فناوری‌های بکار رفته در طول تولید فولاد، فولادسازی سبز را از طریق ارائه تکنیک‌های کاربردی برای کاهش آلودگی افزایش می‌دهند. از تولید هیدروژن برای فولادسازی گرفته تا جذب کربن و بازیافت، این پیشرفت‌ها آینده کم کربن را ممکن می‌سازد. با این حال، باید کارهای بیشتری انجام شود و تنها راه برای دستیابی به این امر، پیشرفت مداوم و اجرای فناوری‌های سبز است که می‌تواند صنعت فولاد را قادر به سازگاری با محیط‌زیست کند. در حال حاضر، جهان در حال اتخاذ راه حل های سبز برای برخی از مبرم ترین مشکلات جهان است و فولادسازی سبز در خط مقدم این تغییر قرار دارد.

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