فولاد سبز؛ نوآوری صنعت در خدمت حیات بشر

به گزارش می‌متالز، فولاد، یکی از مهم‌ترین اجزاء سازنده‌ی جهان پیرامون ما به‌ویژه با شروع قرن بیستم بوده است. این در حالی است که تولید این ماده به روش سنتی، یعنی با سوزاندن زغال‌سنگ، سبب انتشار هرچه بیشتر گاز‌های گلخانه‌ای و آلودگی کره‌ی زمین می‌شود. در این شرایط فولاد سبز یک تکنولوژی مطرح‌شده برای مقابله با تاثیرات زیست‌محیطی تولید فولاد به روش معمول است.

اما فولاد سبز یا Green Steel چیست؟ چگونه تولید شده و چه مزایایی دارد؟ در این مقاله به این سوالات پاسخ خواهیم داد. پیش‌از‌آن لازم است که مروری بر مشکلات تولید فولاد به روش سنتی داشته باشیم. با ما همراه شده و با یکی از جدیدترین دستاورد‌های بشر برای حفظ کره‌ی زمین آشنا شوید.

معضلات زیست محیطی تولید فولاد

فولاد به روش معمول در کوره‌های بلند یا قوس الکتریکی با جداسازی اکسیژن از سنگ‌آهن و سپس ترکیب آن با سایر مواد معدنی تولید می‌شود. انرژی موردنیاز برای این فرآیند، با سوزاندن سوخت‌های فسیلی به‌ویژه زغال‌سنگ فرآوری‌شده یا کک به‌دست می‌آید. این سوخت‌ها با تولید مونواکسیدکربن، اکسیژن را از سنگ‌آهن جدا می‌کنند؛ اما در کنار آن، مقدار زیادی دی‌اکسیدکربن (co۲) نیز تولید می‌شود.

به‌طورمتوسط به‌ازای تولید هر تن فولاد، دو تن دی‌اکسیدکربن تولید می‌شود که حدود هفت درصد از گاز‌های گلخانه‌ای جهان را در بر می‌گیرد. به‌همین‌دلیل، سازمان‌های جهانی محیط زیستی بر لزوم هرچه پاک‌ترکردن فرآیند تولید این محصول تاکید می‌کنند. در این مسیر، ایده‌ی فولاد سبز شکل گرفته و توسعه یافته است.

تولید فولاد به روش‌های عاری از سوخت‌های فسیلی که بعدا به فولاد سبز معروف شد، برای اولین بار، توسط شرکت‌های سوئدی انجام گرفت. شرکت خودروسازی ولوو که متعلق به این کشور است نیز از اولین مصرف‌کنندگان این نوع فولاد بود. درحال‌حاضر نیز کشور‌های صنعتی اروپا، چین، هند، ژاپن، کره‌ی جنوبی، روسیه و آمریکا از تولیدکننده‌های اصلی این محصول در دنیا به‌شمار می‌روند.

فولاد سبز چگونه تولید می‌شود؟

همانطور که گفتیم، فولاد به روش معمول با سوزاندن سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود؛ اما در تولید فولاد سبز، هیدروژن، جایگزین این انرژی‌ها می‌شود. منابع اصلی تامین هیدروژن نیز انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد، انرژی خورشیدی و برق تجدیدپذیر هستند. هیدروژن، درواقع، جایگزین مونواکسیدکربنی می‌شود که در روش‌های سنتی برای جداسازی اکسیژن از سنگ‌آهن ضروری است. با استفاده از هیدروژن، به جای دی‌اکسیدکربن، آب تولید می‌شود.

بااین‌حال در تولید فولاد سبز نمی‌توان به‌طور صد درصد تنها بر هیدروژن تکیه کرد. در تولید این محصول، همچنان به مقداری زغال‌سنگ جامد یا سوخت مشابه آن به‌ویژه در بدنه‌ی کوره‌های بلند نیاز است. درغیراین‌صورت به گرمای افزوده‌ی بیشتری برای بالا نگه داشتن دمای کوره نیاز خواهیم داشت. برای این منظور، سوخت‌های دیگری مانند زیست‌توده یا Biomass ابداع شده و توسعه یافته‌اند. زیست‌توده، نوعی زباله با منابع زیستی مانند فضولات دامی و انسانی، فاضلاب شهری و صنعتی، زباله‌های شهری، ضایعات جنگلی، ضایعات کشاورزی و صنایع غذایی هستند که سوزاندن آن‌ها تعادل دی‌اکسید‌کربن اتمسفر زمین را برهم نمی‌زند.

با وجود همه‌ی این پیشرفت‌ها هنوز هم در تولید فولاد سبز، مقداری زغال‌سنگ مصرف می‌شود؛ بنابراین تولید دی‌اکسیدکربن از سوی صنایع تولید فولاد به این روش، هنوز به صفر نرسیده است. جمع‌آوری دی‌اکسید‌کربن و جلوگیری از انتشار آن در جو، راه‌حلی است که در‌حال‌حاضر برای صد درصد سبزکردن تولید فولاد ارائه شده است. فرآیندی که البته گران و پیچیده است و همه‌ی شرکت‌های تولید فولاد سبز قادر به تامین تکنولوژی و هزینه‌های آن نیستند.

دیگر مزایای تولید فولاد سبز

در کنار کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی تولید فولاد سبز مزایای دیگری نیز در پی دارد که مهم‌ترین آن‌ها را در ادامه معرفی می‌کنیم.

کاهش هزینه‌های تولید

یکی از مهم‌ترین مزایای فولاد سبز، کاهش هزینه‌های تولید است. به‌طورکلی هیدروژن بسیار بیشتر از ذغال‌سنگ در دسترس است. منابع تولید آن نیز نسبتا ارزان‌تر هستند. همچنین طبق برآوردها، استهلاک کوره‌ها و تجهیزات تولید فولاد با کاهش استفاده از انرژی‌های فسیلی کمتر شده و هزینه‌های مربوط به نگهداری از آن‌ها نیز کاهش می‌یابد. کاهش هزینه‌ی حمل سوخت‌های فسیلی از معادن را نیز باید به این موارد اضافه کرد. همه‌ی اینها، هزینه‌ی کمتری نسبت به نصب و راه‌اندازی تجهیزات استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند پانل‌های انرژی خورشیدی و توربین‌های بادی خواهند داشت. کاهش هزینه‌های تولید فولاد قطعا بر قیمت مصرف‌کننده و نیز هزینه‌ها و قیمت‌ها در صنایع وابسته نیز اثرگذار است.
کنترل نوسان قیمت محصولات فولادی

با نگاهی به بازار‌های فیزیکی و آنلاین فروش محصولات فولادی مانند وب‌سایت فولادینو و بررسی روند قیمت‌های آن‌ها متوجه می‌شویم که نوسان قیمت این محصولات بسیار بالاست. باوجوداینکه در کشور ما قیمت ارز و تورم نقش مهمی در این زمینه دارند، نمی‌توان از نقش قیمت‌های جهانی و نوسانات در بازار‌های بین‌المللی صرف‌نظر کرد. یکی از عوامل مهم تاثیرگذار در نوسان قیمت جهانی فولاد، قیمت نفت و سوخت‌های فسیلی است.

با حذف یا کاهش حداکثری استفاده از این مواد در تولید فولاد سبز، می‌توان گفت که قیمت فولاد نیز ثبات بیشتری به خود خواهد دید. موضوعی که قطعا در روند سرمایه‌گذاری‌های خصوصی در این صنعت نیز اثرگذار بوده و به ثبات بازار‌های مصرف‌کننده این محصول مانند مسکن و خودرو نیز کمک می‌کند.

ایجاد فرصت‌های شغلی و توسعه اقتصادی

کشور‌های توسعه‌یافته به‌خوبی در بخش‌هایی مانند تحقیق و توسعه‌ی تولید فولاد سبز سرمایه‌گذاری کرده و در این زمینه، فرصت‌های شغلی جدیدی ایجاد کرده‌اند. این صنعت می‌تواند به‌عنوان یک بخش دانش‌بنیان مطرح شده و بودجه‌های خصوصی و دولتی خوبی دریافت کند. همچنین، ارتباط صنایع تولید انرژی و صنایع مادر نیز با تولید فولاد سبز افزایش می‌یابد. درحال‌حاضر، صنایع و شرکت‌های فعال در زمینه‌ی تولید انرژی‌های پاک، هنوز به اندازه‌ی صنایع تولید انرژی‌های فسیلی گردش مالی نداشته و توسعه نیافته‌اند. با توسعه‌ی این صنایع، قطعا فرصت‌های اقتصادی و شغلی جدیدی به وجود خواهند آمد.

برتری فولاد سبز نسبت به روش‌های مشابه

فولاد سبز، اولین ایده برای کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی در این صنعت نیست. پیش‌از‌آن نیز ایده‌هایی مانند استفاده از فولاد بازیافتی و یا استفاده از آهن احیاشده‌ی مستقیم (DRI) مطرح شده بود. هر دوی این فناوری‌ها نسبت به تولید فولاد با استفاده از هیدروژن برگرفته از انرژی‌های تجدیدپذیر نقاط ضعفی دارند.
فولاد بازیافتی که هم اکنون نیز ۳۰ درصد از کل تولیدات فولاد در جهان را تشکیل می‌دهد نسبت به فولاد معمولی، افت کیفیت دارد. این در حالی است که مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی فولاد سبز مانند مقاومت برشی، کششی و حرارتی و جوش‌پذیری کاملا مشابه فولاد معمولی است.

همچنین در‌حال‌حاضر حدود پنج درصد از تولیدات جهانی فولاد با استفاده از آهن احیا‌شده‌ی مستقیم صورت می‌گیرد. روشی که از گاز متان برای تولید هیدروژن و جداسازی اکسیژن از سنگ‌آهن استفاده می‌کند، اما درصد تولید دی‌اکسیدکربن در آن، نسبت به فولاد سبز بالاتر است. در این روش، همچنین به برق بیشتری برای تامین انرژی کوره‌ی بلند نیاز است. معایبی که در تولید فولاد سبز با استفاده از منابع تجدیدپذیر، کمتر با آن‌ها مواجه هستیم.

سخن آخر

فولاد، یکی از پرمصرف‌ترین محصولات و مواد اولیه در بسیاری از صنایع است. صنایع تولید این محصول، مسوول تولید حدود هفت درصد از گاز‌های گلخانه‌ای جو هستند که عواقبی مانند گرمایش و آلودگی‌های زیست‌محیطی را در پی دارد. تولید فولاد سبز با استفاده از منابع تجدیدپذیر که هیدروژن موردنیاز برای جداسازی اکسیژن از سنگ‌آهن را تامین می‌کنند، تاکنون بهترین راه‌حل برای این معضل بوده است. کشور سوئد مبدع این ایده بوده و تاکنون کشور‌های صنعتی بسیاری مانند آمریکا و ژاپن از آن استقبال کرده‌اند. فولاد سبز مزایایی مانند کاهش هزینه‌های تولید و فرصت‌های اقتصادی تازه را نیز در بر دارد.

منبع: این تیتر