استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید فولاد

به گزارش می‌متالز، طی سالیان اخیر، سیمان و فولاد عمدتا به روشی مشابه ساخته شده‌اند. این روش شامل استخراج سنگ معدن از معادن و استفاده از آن در کوره‌هایی با سوخت زغال‌سنگ است. در این فرایند، مقادیر زیادی گاز‌های گلخانه‌ای و ضایعات معدنی تولید می‌شود.

با افزایش ضرورت برای کاهش انتشار گاز‌های گلخانه ای، سیاست‌گذاران بر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در شبکه برق، شبکه حمل‌ونقل و حتی کشاورزی تمرکز کرده‌اند. هر چند باید تمرکز در بخش صنعتی مخصوصا سیمان و فولاد که عامل بیش از ۲۰ درصد انتشار سالانه گاز‌های گلخانه‌ای و گرمایش زمین هستند، صورت می‌پذیرفت.

به طور کلی فرض بر این است که کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در بخش صنعت، یکی از سخت‌ترین امور خواهد بود. اریک تون از شرکت «Breakthrough Energy Ventures» می‌گوید که سیمان و فولاد هنوز به عنوان موضوع مطالعه علمی پر اهمیت در نظر گرفته نشده‌اند.

با توجه به اینکه کارخانه‌های تولید سیمان و فولاد می‌توانند ۵۰ سال یا بیشتر عمر کنند، مشاورانی که برای مقابله با مشکل آلاینده‌ها معرفی می‌شوند، اغلب بر این امر تاکید می‌کنند که باید از فناوری‌های گران‌قیمت جداسازی کربن دی‌اکسید و ذخیره آن استفاده شود، اما اکنون این روایت در حال تغییر است.

طی چند سال گذشته، مجموعه‌ای از نوآوری‌ها، استفاده از برق (انرژی) پاک برای تولید سیمان و فولاد را ممکن ساخته است. در راستای دستیابی به این فناوری‌ها بر عدم انتشار گاز‌های گلخانه‌ای، کاهش مصرف انرژی و تولید ضایعات کمتر تاکید بسیاری شده است.

به عنوان مثال، می‌توان به شرکت الکترا به عنوان یک استارت‌آپ که در کلرادو آمریکا فعالیت می‌کند، اشاره کرد که روش جدیدی برای ساخت آهن بدون آلایندگی ابداع کرده است. فرایند آهن‌سازی حدود ۹۰ درصد از گاز‌های گلخانه‌ای تولید فولاد را تشکیل می‌دهد و شرکت الکترا به جای استفاده از دمای یک هزار و ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد در کوره‌های زغال‌سنگ، آهن را تنها در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد که مقداری کمتر از دمای یک قهوه داغ است، تولید می‌کند.

پاتریشیا وکسلر به عنوان فردی که به استارت‌آپ‌ها مشاوره می‌دهد و همچنین به عنوان یکی از بنیان‌گذاران شرکت «Starlight» مطرح می‌کند موضوعی که در مورد تولید در دمای پایین بسیار قابل توجه است، این نکته است که در این فرایند نه تنها از انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده می‌شود بلکه این روش به انرژی کمتری هم نیاز دارد. این فناوری‌ها هم‌اکنون کمتر به عنوان یک چالش علمی شناحته شده و بیشتر به عنوان یک چالش اجرایی در نظر گرفته می‌شوند.

به عنوان مثالی دیگر، می‌توان به شرکت «Chement» که یک استارت‌آپ مستقر در ایالت ایلینوی آمریکا است، اشاره کرد که روشی برای ساخت سیمان در دمای حدود ۲۰ تا ۲۵ سانتی گراد (دمای اتاق) ابداع کرده است. فرایند شیمیایی در این روش به گونه‌ای عمل می‌کند که حتی بدون سوختن زغال‌سنگ، دی اکسید کربن تولید و این امر با گاز خاص انجام می‌شود. به این ترتیب، هزینه‌های جداسازی کربن در مقایسه با به دام انداختن انتشار گاز‌های گلخانه‌ای از کوره‌های سیمان موجود بسیار جزئی است.

ونکات ویسواناتان، دانشیار دانشگاه کارنگی ملون و یکی از بنیانگذاران شرکت «Chement» می‌گوید که شرکت ما هر روز این مواد را دریافت و روی آن‌ها تغییراتی اعمال می‌کند. معمولا این تغییرات در دمای بالا با گرمای تولیدشده توسط سوخت‌های فسیلی انجام می‌شود، اما اکنون می‌توان این کار را با انرژی برق و در دمای پایین انجام داد.

در همین راستا ایده‌های دیگری وجود دارد که هنوز بر استفاده از دما‌های بالا تاکید دارند و استفاده از زغال‌سنگ را مردود می‌دانند. در دهه گذشته، شرکت بوستون متال در حال توسعه روشی برای تبدیل سنگ‌آهن به آهن با استفاده از انرژی برق بوده است. این کار با استفاده از ذوب سنگ معدن در دمای یک هزار و ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام شده و سپس مقادیر زیادی انرژی برق از آن عبور داده می‌شود. در صورتی که انرژی برق از منابع کربن آزاد تامین شود، آهنی که در این فرایند تولید می‌شود نیز هیچ گونه گاز گلخانه‌ای منتشر نمی‌کند.

به عنوان مثالی دیگر، می‌توان به شرکت «Sublime Systems» که یک استارت‌آپ مستقر در شهر بوستون ایالت ماساچوست آمریکا است، اشاره کرد که سیمان را با استفاده از یک فرایند دو مرحله‌ای تولید می‌کند. در این مراحل از کربن آزاد استفاده می‌شود، اما یکی از مراحل نیاز به گرم کردن مواد تا دمای یک هزار و ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد دارد. درست مانند شرکت «Chement»، فرایند شیمیایی به ناچار دی‌اکسید کربن را آزاد می‌کند، اما به عنوان گاز خالص می‌توان آن را با قیمت ارزان‌تری جداسازی و در زیر زمین دفن کرد.

وکسلر در آخر افزود که اگر این روند همچنان ادامه داشته باشد، تنها به دلیل مسائل ژئوپلتیکی و نهاد‌های بنیادی خواهد بود و این شرکت متعهد خواهد شد که در پنج سال آینده برای بازنگری در روش‌های تولید، تمام توان خود را به کار ببرد.

منبع: فلزات آنلاین