چهار اهرم تولید فولاد سبز

‌می‌متالز - انتقال صنعت فولاد به عصر تولید سبز با هزینه‌های بسیاری همراه است. بررسی «دنیای‌اقتصاد» از روند جهانی تغییر صنعت فولاد نشان می‌دهد برای تولید گسترده فولاد سبز، تحول در تمام زنجیره ارزش صنعت فولاد ضروری است. موسسه RMI که روی تحول سیاست‌های صنعتی مبتنی بر کربن صفر در آمریکا، چین و هند متمرکز است، در گزارشی جامع تصویری از وضعیت امروز و آتیه تولید فولاد سبز و بدون‌کربن را به نمایش گذاشته است.

به گزارش می‌متالز، در این تصویر، واقعیت تولید فولاد سبز با استفاده از هیدروژن پاک معنا پیدا می‌کند، در واقع مهم‌ترین تحول در مسیر جایگزینی فولاد سیاه با سبز، استفاده از روش‌های تولید مبتنی بر هیدروژن است که عموما سه نوع هستند. بررسی روند جهانی تولید فولاد سبز نشان می‌دهد تقویت این رشته تحول در صنعت فولاد، نیازمند سطحی از تنظیم گری و مداخلات دولت در بازار، تحول در نظارت بر صنایع فولاد، تقویت بنیه مالی بازیگران تحول خواه و تسریع در استقرار فناوری‌های کم‌کربن است. این چهار ابزار در کنار همدیگر امکانی ایجاد می‌کنند تا زنجیره ارزش صنعت فولاد به انواع سبز و پاک تبدیل شود. فعلا در قطب اصلی تولید صنعتی جهان یعنی چین، هدف ۲۰۲۵ دولت این است که کاهش انتشار کربن به میزان ۱۸‌درصد را در قالب تحول سه حوزه فولاد، فلزات غیرآهنی و سایر بخش‌های صنعت عملیاتی کند. در اروپا نیز از آنجا که قرار است تخصیص سهمیه رایگان انتشار کربن برای فولادسازان این قاره تا ۲۰۳۰ به کل برداشته شود، گام مهمی در راستای ترغیب صنایع به تغییر تکنولوژی است.

حذف زغال‌سنگ از روند ساخت فولاد و جایگزینی آن با هیدروژن و برق مهم‌ترین روندی است که باید در نهایت تغییر کند تا فولادسازی پاک به جریان اصلی صنعت فولاد جهان بدل شود. این روند محتاج تنظیم سیاست‌های جهانی، ملی و منطقه‌ای است. به طور کلی، اما مشوق‌های مشخصی برای تقویت جریان فولاد سبز صنعتی رواج داشته یا پیشنهاد می‌شود. مرور تجربیات چین، اتحادیه اروپا، هند و آمریکا نشان می‌دهد سیاست‌های مناسب در راستای هدایت فولاد به سمت کربن زدایی و ترغیب به هدف گذاری میزان انتشار کربن در افق‌های زمانی مشخص وابستگی بالایی دارد. در گام نخست و در سطح جهانی، دولت‌ها اهداف، اقدامات یا مشوق‌های زیست‌محیطی مختلفی را برای تشویق کربن زدایی صنعت فولاد منتشر کنند. در این زمینه تجربه کمیسیون اروپا و ESTEP (پلتفرم فناوری فولاد اروپا) نقشه‌راه مناسبی برای مشارکت در روند تحول فولاد پاک را منتشر کرده است که در نهایت کاهش ۸۰‌درصدی کربن منتشره از صنایع فولاد این قاره تا سال‌۲۰۳۰ را مدنظر قرار داده است. البته نتایج یک پژوهش بین المللی نشان می‌دهد اگر کشوری همچون چین بخواهد با استفاده از روش تولید فولاد هیدروژن پاک، نیمی از حجم سالانه تولید صنعت فولاد خود را از کربن زدایی پاک کند، به چیزی معادل ۳۵ تا ۵۵‌میلیون تن هیدروژن در هر سال‌نیاز دارد.

تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن به‌ویژه با هیدروژن پاک، یکی از حیاتی‌ترین و امیدوارکننده‌ترین راه‌حل‌ها برای کربن زدایی کامل صنعت فولاد است. انتقادات از این روش هنوز بالاست، ولی یکی از بهترین مسیر‌های ابداعی برای رسیدن به فولاد سبز همین روش است. هم چین و هم اروپا به‌طور فعال در حال کاوش در تولید فولاد پاک مبتنی بر هیدروژن هستند. در اروپا، فولادسازان به‌سرعت در حال حرکت هستند تا هیدروژن پاک را مبنای سرمایه گذاری و ساخت فرآیند‌های جدید تولید فولاد با کربن صفر قرار دهند. شرکت‌های فولاد چینی نیز به‌طور فعال درحال توسعه قابلیت‌های فولادسازی مبتنی بر هیدروژن هستند، با این حال با توجه به هزینه بالای تغییر مسیر در بخش فولاد به سمت تولید سبز مبتنی بر هیدروژن پاک، تلاش‌های مشترک همه ذی‌نفعان در اکوسیستم برای توسعه این فناوری و این بخش از بازار موردنیاز است. شواهد موجود نشان می‌دهد تا زمانی که صرفه مقیاس تولید فولاد سبز مبتنی بر هیدروژن شکل نگیرد و امکان کاهش بیشتر هزینه تولید به‌دست نیاید، وضعیت به سطح پایداری نخواهد رسید. در این راستا، علاوه‌بر شرکت‌های فولادی، عرضه در بخش‌های بالادستی، تقاضا در بخش‌های پایین دستی، نوع و سطح تامین‌مالی، ابعاد تحول فناوری و رفتار سایر ذی‌نفعان این حوزه باید تغییر کنند.

صنعت فولاد یکی از صنایعی است که ۲/ ۷ درصد از انتشار کربن جهانی را به خود اختصاص می‌دهد. برای مقابله با انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در این بخش، از بین بردن وابستگی فعلی تولید فولاد به زغال‌سنگ هم از مجرای احتراق برای فرآیند‌های دما بالا و هم در سایر فرآیندها، موضوعی ضروری است که نیاز به راه‌حل‌های منحصربه‌فردی در دل خود صنعت دارد. چالش دیگری که در این زمینه باید به آن رسیدگی شود، پرداخت تسهیلات با عمر طولانی و حجم پایین است که با توجه به اینکه میانگین سنی کوره‌های بلند چین که تنها ۱۳ سال‌است، باید دچار تحول شود. امروزه شرکت‌هایی نظیر هیبریت ساب، ریژو استیل، سالکوس پروجکت، سین کروپ و آرسلورمیتال از کشور‌های هند، فرانسه، آلمان، چین و سوئد به‌خوبی در زمینه تولید فولاد سبز برنامه‌های خود را پیش‌می برند و پروژه‌های مشخصی را در این حوزه در دست اجرا داشته یا اجرایی کرده اند.

این شرکت‌ها در زمره علاقه‌مندان به سرمایه گذاری در استارت‌آپ‌هایی هستند که به ارائه راه‌حل در زمینه کمک به شرکت‌های فولادی علاقه‌مند به کربن زدایی می‌پردازند. این استارت‌آپ‌ها در مقابله با چالش‌هایی که صنایع سنگین برای پیمودن مسیر تحولی دارند، نقش ویژه‌ای برعهده دارند. ارائه‌دهندگان فناوری‌های تازه می‌توانند شرکت‌های فولادی را با راه حل‌های پیشرفته و نوآورانه، به‌ویژه در پروژه‌های آزمایشی راهنمایی کنند. راه حل‌های دیجیتالی سازی تولید، نقش موثری در استقرار صنایع فولاد مبتنی بر هیدروژن پاک با راندمان بالاتر و هزینه کمتر دارند. جالب است که اغلب کشور‌ها به این موضوع توجه نمی‌کنند که پیوستن به روند کربن زدایی فرصت‌هایی بزرگ را برای ارائه‌دهندگان راه حل‌های نوین برای تحول فرآیند عملیات تولید در پی داشته و رشد روابط تجاری ملی - بین المللی و گسترش اندازه بازار را در اقتصاد‌های مختلف برای بازیگران قدیمی و تحول خواهان نوظهور به ارمغان می‌آورد.

ساخت جهان سبز با فولاد سبز

سالیان اخیر عرصه جلوه گری محیط‌زیست در حوزه سیاستگذاری بوده است. تولید، تجارت، اقتصاد و حمل‌ونقل از مهم‌ترین حوزه‌های نفوذ سیاست سبز به‌شمار می‌روند که قرار است با کمربندی از جنس جریمه، ممنوعیت و امتناع از حجم کربنی که در سال‌تولید می‌کنند، کاسته شود. دولت‌های مختلف جهان به‌ویژه در نیمکره‌شمالی که عمده کشور‌های توسعه‌یافته را در خود جای داده در سالیان اخیر اهمیت کاهش تولید کربن در جهان را درک کرده و فشار بالایی را به هریک از متهمان تولید کربن به‌عنوان گرمایش زمین و تغییر اقلیم وارد می‌کنند. پیمان کیوتو و نیز تعهدات کشور‌ها پس از پیمان آب و هوایی پاریس از جمله مواردی است که صلاحیت قانونی این فشار را گسترش می‌دهد. اثر این فشار نیز خود را در قالب تولید خودرو‌های برقی، سیستم حمل‌ونقل عمومی سبز و فولاد بدون‌کربن نشان می‌دهد. فولاد به‌عنوان زیرساخت تحول جهان و ماده اولیه توسعه صنعتی و جهش اقتصادی در حالی در کانون کربن زدایی قرار گرفته است که تلاش جهان روی کاهش حجم انتشار کربن تا سال‌۲۰۵۰ به میزان دستکم ۳۵ درصد بوده است.

البته اجماع تاثیرگذارتر در مورد تغییرات آب و هوایی استاندارد بالاتری را برای کربن زدایی به ارمغان می‌آورد. براساس تجزیه و تحلیل آژانس بین المللی انرژی برای رسیدن به وضعیت صفر خالص در سال‌۲۰۵۰، مجموع انتشار جهانی باید ۳۷ درصد کاهش یابد یعنی از ۹/ ۳۳ گیگا تن امروز به ۱/ ۲۱ گیگا تن در افق زمانی ۲۰۳۰ برسد. این تغییر البته نیاز به فناوری‌های جدید دارد که در مقیاس کلان، کربن زدایی را به پیش ببرند. بخش عظیمی از سهم صنعت نیز به زنجیره ارزش صنعت فولاد مربوط است که در دامنه وسیعی از صنعت ساختمان، صنعت حمل‌ونقل اعم از خودروسازی، کشتی سازی، قطار و هواپیما، صنعت لوازم‌خانگی و صنعت ماشین‌آلات به‌کار می‌رود، بنابراین ساخت یک جهان با آلاینده‌های کربنی کمتر سهم تا حد بسیار بالایی به ایجاد یک صنعت فولاد سبز وابسته است.

هیدروژن؛ مسیر تازه تولید فولاد سبز

از آنجا که صنعت فولاد یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان دی اکسید‌کربن است و بین ۶ تا ۷‌درصد از کل دی اکسید‌کربن منتشرشده در سال در جهان را تولید می‌کند، اعمال یک رشته سیاست و قوانین برای جایگزینی فرآیند تولید فولاد کم کربن با انواع معمول ضروری است. فولادسازان جهان نیز به‌منظور پیوستن به مسیر مهار گرمایش ۵/ ۱ درجه‌ای کره‌زمین، تلاش چشمگیری را برای تغییر رویه به‌کار بسته اند. تغییر فناوری تولید فولاد مبتنی بر زغال‌سنگ در صنایع قدیمی فولادسازی روندی است که در جهان بر سر آن اجماع کاملی وجود دارد و حتی در برخی از مناطق جهان در حال اجرای آزمایشی است. برخی از بازیگران این حوزه فعلا روی روش احیای مستقیم مبتنی بر هیدروژن و توسعه این روش متمرکز شده اند. این رویکردی است که با استفاده از آن می‌توان میانگین جهانی تولید کربن را کاهش داد؛ گرچه تا نقطه مطلوب و تحقق صنعت فولاد سبز فاصله بسیار زیاد است.

بررسی تحولات صنایع جهان در ۵ قاره نشان می‌دهد در ایالات‌متحده و اتحادیه اروپا، روی‌آوردن به تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن به طرز چشمگیری در حال رواج است. در این مسیر گرچه مشکلاتی جدی پیش‌روی جهان است، اما فعلا فاصله قیمت برق و کک/ زغال‌سنگ یکی از سرعت گیر‌های این مسیر تازه و روبه رشد است. به لطف روش تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن صنایع جدید شاهد کاهش هزینه مصرف برق به میزان ۱۵ تا ۲۰ دلار در هر تن خواهند بود. موضوعی که به شکل عملیاتی و در سطح وسیع در برخی از مناطق جهان که از نیروگاه‌های تجدیدپذیر سود می‌برند، تجربه شده و به‌عنوان مثال در برزیل، مکزیک، عربستان‌سعودی، پرتغال و ایالات‌متحده شایع است. این روند امیدوارکننده گرچه در حال رشد و گسترش در برخی از بخش‌های جهان است، اما به‌نظر می‌رسد تا نقطه‌ای که بتوان ادعای جمع‌کردن تمام کارخانه‌های فولاد آلاینده از جهان را داشت، فاصله بسیار است. یک آمار جالب در این زمینه نشان می‌دهد بین آنچه اتفاق افتاده تا آنچه نیاز امروز جهان است، فاصله قابل‌توجهی وجود دارد.

در حال‌حاضر سرمایه گذاری فولادی با تعهد به فناوری کربن صفر تنها ۸ درصد از کل روندی جهانی را تشکیل می‌دهد. برخی برآورد‌های جهانی نشان می‌دهد اگر جهان بخواهد اهداف مدنظر در افق ۲۰۳۰ فولاد سبز را محقق سازد، باید با سرعتی ۱۰۰ برابر روند کنونی به سرمایه گذاری برای انتقال از وضعیت کنونی به وضعیت مطلوب بپردازد، در واقع به‌جز تغییر بازیگران و تعاملات حاکم بر زنجیره ارزش، ایجاد یک اکوسیستم تازه برای تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن پاک موضوعی الزامی است. براین مبنا تحول صنعت فولاد باید از نقطه صفر که به فرآوری و استخراج سنگ‌آهن مربوط است شروع شده و تا تهیه محصولات نهایی این روند ادامه یابد. مشارکت هریک از اعضا در طول زنجیره ارزش موضوعی ضروری است. از یک‌سو، شرکت‌های فولادی معمولا سرمایه گذاری بلندمدت با دوره بازگشت مالی طولانی دارند که همین عامل مانع پیشرفت بنگاه در فناوری‌های جدید بوده و بسیاری همین موضوع را سرعت‌گیر تحول به فولادسبز می‌دانند.

البته در کنار این تحولات برخی رخداد‌های مثبت که زمینه ساز نوآوری است نیز در بطن تحول و رسیدن به فولاد سبز نهفته است. برآورد‌های اولیه نشان می‌دهد استفاده از هیدروژن در فولادسازی به ارائه دهندگان انرژی‌های تجدیدپذیر، تولیدکنندگان هیدروژن پاک، استارت‌آپ‌هایی که راه حل‌های فناورانه و دانش بنیان دارند و بسیاری از موارد دیگر کمک خواهد کرد تا توسعه مالی چشمگیری را تجربه کنند. با چنین روندی نیاز به این بخش‌های نوپا بخشی از روندی است که کمک خواهد کرد تا هزینه و زمان انتقال به عصر فولادپاک و سبز کاهش یابد. توصیه تحلیلگران این است که فولادسازانی که ترند فولاد پاک را در برنامه کاری خود دارند بیش از هر چیز، بخش تقاضا را مدنظر قرار دهند. این یعنی صنایع به مصرف کنندگان اولیه و مشتاقی برای فراگیر‌شدن دامنه عرضه و بازکردن بازار نیاز دارند. در این مسیر تامین‌مالی مناسب پروژه‌های جدید لازم است با قدرت بیشتری از سوی سیاستگذاران پیگیری شود. در کنار این دو اقدام، سیاست‌هایی مشخص برای ایجاد یک محیط حمایتی جهت ظهور بنگاه‌های جدید در صنعت فولاد نیاز است.

برخی اقداماتی که شرکت‌های معدنی بزرگ مانند BHP و ریوتینتو در بالادست صنعت فولاد تدارک دیده اند، در همین راستا قابل‌یادآوری است. این دو شرکت موفق شده اند با استفاده از رویکرد‌های جدی و مبتنی بر فولاد هیدروژنی، سنگ‌آهن را از معادن تولید و مواداولیه موردنیاز را در اختیار شرکت‌های فولادی قرار دهند. در مرحله بعدی نیز این شرکت‌ها به تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن پاک از طریق عرضه گندله باکیفیت بالاتر، خلوص بالای آهن و ناخالصی کم رو می‌آورند.

کیفیت بالاتر گندله می‌تواند به تولید فولاد باکیفیت بالا از سنگ‌آهن کمتر منجر شده و روش بهره‌برداری پیشرفته تری را در کل صنعت فولاد جهان باب کند. یکی از ابداعات دیگری که در این زمینه راهگشا بوده و صنایع پیشرو آن را در دستور کار قرار داده اند، تجمیع کارخانه‌های بهره برداری با صنایع گندله سازی است که در نهایت این اقدام سبب شده تا فرآیند تولید، سنگ معدن با عیار بالاتری به مراحل بعدی و گندله سازی وارد شود. توصیه تحلیلگران صنایع معدنی این است که شرکت‌های معدنی باید از این دو روش برای تثبیت روند عرضه گندله در سطوح بالاتر کیفی استفاده کنند. البته این روند در همه بخش‌های جهان قابلیت اجرا ندارد و برای نمونه استرالیا شاید نتواند همپای باقی مناطق جهان در این بخش توفیقاتی به‌دست آورد. از آنجا که شرکت‌های معدنی عمدتا در معادنی به فعالیت می‌پردازند که از سنگ‌آهن با عیار بالاتر و انرژی‌های تجدیدپذیر ارزان‌تر برخوردار باشد، ارائه مشوق‌های برای پیوستن به فرآیند سبز ساختن زنجیره تولید فولاد در برخی از کشور‌ها حیاتی است.

استرالیا در مقایسه با برزیل، آفریقای‌جنوبی و سایر کشور‌های تولیدکننده سنگ‌آهن، عیار نسبتا پایین‌تری از سنگ‌آهن دارد. شرکت‌های استخراج معدن استرالیا برای ارائه خدمات بهتر به مشتریان در روند جهانی کربن زدایی از فولاد، نیاز به ارتقای امکانات و بهره‌مندی از سیاست‌های حمایتی دارند. در این زمینه مهم است که دولت این کشور به‌عنوان صادرکننده عمده سنگ‌آهن چنین اقداماتی را در دستور کار خود قرار دهد. این کار کمک خواهد کرد تا صنایع خودرو که به شکلی جدی و جلوتر از همه در مسیر کربن زدایی از تولیدات خود قرار دارند، بتوانند اهداف خود را در آن بخش از زنجیره که با صنایع فولاد همکاری دارند به پیش برند. همراهی با صنعت خودروسازی به‌عنوان مصرف کننده بخش عظیمی از تولید سالانه فولاد جهان، کلید تحول در انتقال صنعت فولاد کنونی به صنعتی سبز با سطح انتشار آلاینده کمتر است. صنعتی که در آن به‌طور گسترده فولاد با وزن پایین‌تر و مقاومت بالاتر تولید می‌شود. این روند ضمن کاهش اثرات منفی بر محیط‌زیست از تداوم فعالیت این بخش حمایت خواهد کرد.

منبع: دنیای اقتصاد