فناوری‌های نوین در صنعت بازیافت کشتی

به گزارش می‌متالز، صنعت فولاد یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی و منابع معدنی جهان است و سهم قابل‌توجهی از انتشار کربن جهانی را به خود اختصاص می‌دهد. انتقال این صنعت از کوره‌های بلند سنتی به کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) که عمدتاً بر پایه قراضه فولادی کار می‌کنند، یکی از مسیر‌های اصلی کربن‌زدایی محسوب می‌شود. در این میان، بازیافت کشتی‌های پایان عمر یافته به‌عنوان منبعی منحصر‌به‌فرد از فولاد باکیفیت و همگن، نقشی کلیدی در توسعه بازار قراضه‌های فولادی ایفا می‌کند. کشتی‌ها معمولاً از فولاد‌های سازه‌ای با استاندارد‌های سخت‌گیرانه ساخته می‌شوند و ۷۰ تا ۹۵ درصد وزن آنها قابل بازیابی به‌ صورت قراضه است.

فناوری‌های نوین در این حوزه، نه‌تنها ایمنی و پایداری زیست‌محیطی را بهبود می‌بخشند، بلکه کیفیت قراضه تولیدی را به سطحی می‌رسانند که مستقیماً نیاز‌های صنعت فولاد به منابع سبز قراضه تمیز و همگن برای تولید محصولات جدید را برآورده کند. در فرآیند EAF، ترکیب شیمیایی قراضه تأثیر مستقیمی بر کیفیت فولاد نهایی، مصرف انرژی و میزان انتشار دارد. ناخالصی‌هایی مانند مس، قلع یا عناصر آلیاژی ناخواسته می‌توانند خواص مکانیکی را تضعیف کنند و نیاز به افزودنی‌های گران‌قیمت در مرحله پالایش را افزایش دهند. قراضه حاصل از کشتی‌ها به‌دلیل یکنواختی ترکیب و گواهی‌های کیفی اولیه، نسبت به قراضه‌های ساختمانی یا خودرویی برتری دارد. برآورد‌ها نشان می‌دهد که بازیافت فولاد کشتی می‌تواند تا ۸۰ درصد انتشار کربن را نسبت به تولید فولاد از سنگ‌ آهن کاهش دهد و مصرف آب و انرژی را حدود ۴۰ درصد پایین بیاورد. هر تن قراضه فولادی بازیافتی، معادل صرفه‌جویی ۱.۴ تن سنگ‌ آهن، ۰٫۸ تن زغال‌ سنگ و ۰.۳ تن آهک است.

با پیش‌بینی افزایش حجم اسقاط کشتی‌ها در دهه آینده، به‌ویژه ناوگان تحت مالکیت شرکت‌های اروپایی که می‌تواند به اوج ۱۲ میلیون تن قراضه در سال برسد، این منبع می‌تواند ۲۰ درصد تقاضای قراضه اتحادیه اروپا را پوشش دهد. بااین‌حال، روش‌های سنتی برش حرارتی اغلب کیفیت سطح فلز را کاهش می‌دهند و مناطق نامنظم متأثر از حرارت ایجاد می‌کنند که برای ذوب مجدد در EAF نامطلوب هستند.

تولید قراضه پاک با فناوری مدرن

یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها، جایگزینی برش حرارتی با روش‌ها و فناوری‌های برش سرد در راستای حفظ یکپارچگی مواد است. برش سیمی الماسی یا تنگستن کاربیدی، کشتی را به برش‌های منظم تقسیم می‌کند بدون آنکه ساختار کریستالی فولاد را تغییر دهد. این روش امکان تولید بلوک‌های با ابعاد استاندارد را فراهم می‌آورد که سپس در خطوط پردازش خودکار به صفحات همگن تبدیل می‌شوند. نتیجه، قراضه‌ای با خلوص بالا و قابلیت ردیابی کامل است که برای فولاد‌های با ارزش‌افزوده بالا مناسب است.

برش واترجت با ذرات ساینده نیز مزایای مشابهی ارائه می‌دهد. جت آب پرفشار همراه با مواد ساینده، بدون تولید گاز‌های سمی یا سرباره، فولاد را برش می‌زند. مطالعات مقایسه‌ای نشان داده‌اند که این فناوری انتشار اکسید‌های نیتروژن، دیوکسین‌ها و ترکیبات آلی فرار را به نزدیک صفر می‌رساند و خطر آتش‌سوزی را حذف می‌کند. ربات‌های مجهز به واترجت، که گاهی با بازو‌های مارمانند طراحی می‌شوند، می‌توانند در فضا‌های محدود داخل بدنه حرکت کنند و برش‌های دقیق انجام دهند. این دقت، جداسازی لایه‌های رنگ و پوشش‌های حاوی مواد خطرناک را تسهیل می‌کند و سطح فولاد را برای ذوب تمیز نگه می‌دارد. پلاسما نیز در ترکیب با رباتیک مورد بررسی قرار گرفته است. اگرچه به‌عنوان منبع گرم، حرارت تولید می‌کند، اما کنترل دقیق قوس و سرعت بالا، آن را برای برش صفحات ضخیم مناسب می‌سازد و در مقایسه با مشعل اکسیژن-استیلن، آلودگی کمتری دارد.

فناوری‌های مبتنی بر اتوماسیون، هوش مصنوعی و دوقلوی دیجیتال زمینه‌های نوظهوری را برای توسعه این صنعت ایجاد کرده‌اند. فراتر از مکانیسم برش، سامانه‌های خودکار پردازش بلوک‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت نهایی قراضه دارند. بازو‌های رباتیک چند ایستگاهی، مواد غیرآهنی (مس، آلومینیوم)، عایق‌ها و تجهیزات الکترونیکی را جدا می‌کنند. این جداسازی دقیق، سطح مس در قراضه را به زیر ۰.۲ درصد وزنی و در بهترین شرایط به ۰.۱۶ درصد کاهش می‌دهد؛ سطحی که برای بسیاری از فولاد‌های EAF ایدئال است. پروژه‌هایی مانند SHEREC از پهپاد‌های مجهز به هوش مصنوعی برای نقشه‌برداری داخلی کشتی استفاده می‌کنند. این پهپاد‌ها در محیط‌های بدون GPS و با دید محدود، مواد خطرناک را شناسایی و برچسب‌گذاری می‌کنند. داده‌های جمع‌آوری‌شده همراه با نقشه‌های اصلی کشتی، دوقلوی دیجیتال ایجاد می‌کنند. الگوریتم‌های برنامه‌ریزی مبتنی بر هوش مصنوعی سپس طرح برش بهینه را تولید می‌کنند که هم ایمنی را تضمین می‌کند و هم حداکثر بازیابی مواد باارزش را ممکن می‌سازد. ربات‌های مغناطیسی روی بدنه خارجی و منیپولاتور‌های داخلی، عملیات را نیمه‌خودکار یا کاملاً خودکار انجام می‌دهند. این سطح از کنترل دیجیتال، امکان ایجاد «شناسنامه مواد» برای هر محموله قراضه را فراهم می‌آورد. ردیابی منشأ، ترکیب شیمیایی و تاریخچه پردازش، ارزش قراضه را در بازار فولاد سبز افزایش می‌دهد و به فولادسازان اجازه می‌دهد مخلوط ورودی را برای حداقل مصرف انرژی و حداکثر بازده تنظیم کنند.

قراضه کشتی، پیشران اقتصاد چرخشی فولاد

استفاده از این فناوری‌ها تأثیر کمی مستقیمی بر کربن‌زدایی و اقتصاد چرخشی دارد. بازیابی فولاد کشتی نه‌تنها انتشار مستقیم را کاهش می‌دهد، بلکه وابستگی به مواد اولیه بکر را کم می‌کند. در هند، جایی که صنعت بازیافت کشتی صنعتی پیشرفته به شمار می‌رود، تا ۷۵ درصد فولاد بازیابی‌شده مستقیماً به محصولات نورد مجدد تبدیل می‌شود و بدون ذوب، انرژی زیادی صرفه‌جویی می‌کند. در اروپا، با وجود مالکیت ۳۵ درصدی ناوگان جهانی توسط شرکت‌های اروپایی، تنها حدود یک درصد کشتی‌ها در یارد‌های اتحادیه اروپا بازیافت می‌شوند؛ این شکاف، فرصت بزرگی برای توسعه ظرفیت داخلی و تأمین قراضه استراتژیک است. پروژه‌های جدید مانند هاب سبز عمان با ظرفیت بیش از ۷۰ کشتی در سال و تولید حدود ۲ میلیون تن فولاد کم‌کربن، یا توسعه یارد‌های ژاپنی با تمرکز بر مکانیزاسیون سنگین و بازیابی انرژی از پسماند، نشان‌دهنده حرکت جهانی به‌سوی یکپارچه‌سازی بازیافت کشتی با زنجیره فولاد هستند. در ایالات‌متحده و کانادا، کارخانه‌های پردازش قراضه با جداسازی مکانیکی پیشرفته، سطوح مس را به محدوده مطلوب EAF می‌رسانند و الگویی برای یارد‌های بازیافت کشتی ارائه می‌دهند.

برای تحقق کامل این پتانسیل، چند مانع باقی مانده است. هزینه سرمایه اولیه سامانه‌های رباتیک و برش سرد بالاتر از روش‌های مرسوم است، هرچند با افزایش ظرفیت و کاهش هزینه‌های عملیاتی جبران می‌شود. استانداردسازی کیفیت قراضه کشتی و ایجاد حق بیمه قیمتی برای محصولات با ردیابی کامل، ضروری است. سیاست‌هایی مانند الزام به محتوای بازیافتی در فولاد و تقویت اجرای کنوانسیون هنگ‌کنگ و مقررات اتحادیه اروپا، می‌توانند تقاضا را تثبیت کنند. طراحی مدولار کشتی‌های آینده نیز اهمیت دارد. کاهش پیچیدگی کابل‌کشی و استفاده از مواد استاندارد، زمان دمونتاژ را کوتاه و خلوص قراضه را افزایش می‌دهد. سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه برای بهبود دوام ابزار‌های برش و الگوریتم‌های بهینه‌سازی مخلوط قراضه، بازدهی را بیشتر خواهد کرد.

فناوری‌های نوین بازیافت کشتی، از برش سرد سیمی و واترجت گرفته تا رباتیک هوشمند و دوقلوی دیجیتال، در حال تبدیل این صنعت از فعالیتی پرریسک و آلاینده به منبع استراتژیک مواد اولیه برای فولاد سبز هستند. پیوند عمیق با صنعت فولاد نه‌تنها به کربن‌زدایی کمک می‌کند، بلکه تاب‌آوری زنجیره تأمین را تقویت می‌نماید و اقتصاد چرخشی واقعی را در مقیاس صنعتی محقق می‌سازد. با افزایش حجم اسقاط پیش‌بینی‌شده و فشار‌های مقرراتی و بازاری، این همگرایی می‌تواند یکی از مؤثرترین اهرم‌های انتقال صنعتی به‌سوی پایداری باشد. موفقیت نهایی به هماهنگی سیاست‌گذاران، مالکان کشتی، یارد‌های بازیافت و فولادسازان بستگی دارد تا قراضه کشتی از منبعی پراکنده به یکی از ستون‌های اصلی تولید فولاد‌های سازه‌ای تبدیل شود.

منبع: پایگاه خبری - تحلیلی ایراسین