آیا صنعت فولاد می‌تواند کربن‌زدایی کند؟

به گزارش فولادبان؛ مجله Yale Environment 360 وابسته به دانشکده محیط‌زیست دانشگاه Yale آمریکا در تحلیلی درباره نقش صنعت فولاد جهان در آلایندگی آب و هوایی و تلاش برای کاهش این آلایندگی نوشته است:‌ تولید فولاد، سیمان و آمونیاک با هم حدود یک پنجم CO2 ناشی از انسان را منتشر می‌کنند. فناوری‌هایی در حال ظهور هستند که نوید کربن‌زدایی این صنایع مشکل‌دار را می‌دهند، اما تحلیلگران هشدار می‌دهند که چالش‌های بزرگی پیش از پاک‌سازی فرآیندها باقی است.

محیط‌های شهری مدرن ما عمدتاً از بتن و فولاد ساخته شده است. بیشتر مواد غذایی ما با استفاده از کود ساخته شده از آمونیاک تولید می‌شود. این مواد صنعتی فراگیر با هزینه هنگفت انرژی و انتشار دی‌اکسید کربن تولید می‌شوند.

دو فناوری نوظهور، خود را به عنوان راه‌حل کربن‌زدایی صنایع آلاینده تبلیغ می‌کنند. یکی جذب و ذخیره کربن (CCS) است که هدف آن انتشار گازهای CO2 و دفن آنها در ساختارهای زمین‌شناسی مانند میدان‌های نفتی قدیمی یا معادن نمک است. مورد دیگر هیدروژن سبز است که از تجزیه آب با استفاده از انرژی تجدید پذیر تولید می‌شود. برخی هیدروژن سبز را سوخت رؤیایی آینده می‌دانند که همه چیز را از هواپیماها و نیروگاه‌ها گرفته تا خانه‌ها و صنایع سنگین تأمین می‌کند.

جنیفر گرانولم، وزیر انرژی ایالات متحده در ماه ژوئن گفت که هیدروژن پاک یک تغییر است، زیرا به کربن‌زدایی بخش‌های سنگین و صنعتی با آلودگی بالا کمک می‌کند.

استفاده از هیدروژن سبز در تولید فولاد در حال حاضر در اروپا تحت یارانه دولتی در حال آزمایش است.

اما هر دو فناوری با انتقاد فنی و اتهامات تبلیغاتی روبرو هستند. CCS متهم است که بیشتر برای طولانی کردن آینده صنایع سوخت‌های فسیلی طراحی شده است تا اینکه کربن‌زدایی را در اقتصاد جهان ترویج کند؛ و حتی هیدروژن سبز که اساساً انتقال‌دهنده انرژی تجدیدپذیر است، برای کاربردهایی که می‌توان مستقیماً از انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده کرد برای مثال با استفاده از وسایل نقلیه برقی، بی‌معنی است.

تحلیلگران می‌گویند که هر کدام ممکن است در صنایع خاصی نقشی داشته باشند. Falko Ueckertt از موسسه تحقیقات آب و هوایی Potsdam به Yale Environment 360 می‌گوید: تولید فولاد و آمونیاک نقطه ورود معقولی برای هیدروژن سبز است. این یک معامله واقعی برای صنایع سنگین است که در حال حاضر به سوخت‌های فسیلی به عنوان بخشی از فرایند نیاز دارند.

بیایید هر یک از این صنایع را در نظر بگیریم. آن‌ها برای کربن‌زدایی به چه چیزی نیاز دارند؟

تولید فولاد در حال حاضر مسئول 11 درصد از انتشار دی‌اکسید کربن انسانی است. بیشتر تولید فولاد با سوزاندن زغال‌سنگ با سنگ‌آهن در کوره بلند انجام می‌شود. زغال‌سنگ گرما تولید می‌کند اما بخشی از فرایند شیمیایی در کوره است که اکسیژن را از سنگ‌آهن خارج می‌کند تا آهن خالص، معروف به آهن خام، تولید شود که در کوره قوس الکتریکی به فولاد تبدیل می‌شود؛ اما محصول زائد- از ترکیب کربن در زغال‌سنگ با اکسیژن در سنگ‌آهن- مقادیر زیادی دی‌اکسید کربن است. کل فرآیند به طور متوسط 2.2 تن CO2 برای هر تن فولاد تولید می‌کند.

بنابراین برای کاهش این انتشارات چه می‌توان کرد؟

استفاده موثرتر و بازیافت محصول باید همیشه اولین راهی باشد که دنبال می‌شود. بازیافت از مرحله کوره بلند با انتشار گازهای گلخانه‌ای زیاد جلوگیری می‌کند. قراضه در کوره قوس الکتریکی تغذیه می‌شود که معمولاً برای هر تن فولاد تنها 0.3 تن CO2 تولید می‌کند. با دور شدن از سوخت‌های فسیلی برای تولید برق، انتشار گازهای گلخانه‌ای را می‌توان بیشتر کاهش داد؛ اما به گفته تحلیلگران، دستاوردهای احتمالی ناشی از بازیافت، محدود است. حدود 85 درصد فولاد دور ریخته شده در حال حاضر برای بازیافت جمع آوری شده است؛ اما عمر طولانی فولاد به این معناست که این ضایعات بازیافتی هنوز هم باقی می‌ماند که طبق اعلام آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) حدود یک‌سوم کل تولید فولاد است.

تصویب گسترده CCS می‌تواند به طور بالقوه باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای شود؛ اما دستاوردهای بزرگتر ممکن است ناشی از کنار گذاشتن کامل کوره بلند باشد. رویکرد اصلی جایگزین برای تولید آهن خام این است که یک جریان الکتریکی مستقیم عظیم را از طریق سنگ‌آهن عبور داد. این فرآیند که به الکترولیز معروف است، نحوه تبدیل سنگ بوکسیت به آلومینیوم است. نیازهای انرژی بسیار زیاد است، اما بدون نیاز به زغال‌سنگ به عنوان بخشی از فرآیند، این انرژی می‌تواند از منبع کم‌کربن مانند هیدروژن سبز تأمین شود؛ بنابراین هیدروژن سبز برای فولاد سبز حیاتی تلقی می‌شود.

این مسیر هیدروژنی در حال حاضر در اروپا، تحت یارانه دولتی، توسط ArcelorMittal، دومین تولیدکننده بزرگ فولاد در جهان و در پروژه‌ای که اوایل ماه جاری در هلند توسط Tata Steel متعلق به هند اعلام شد، در حال آزمایش است.

یک روش جذاب این است که هیدروژن را در همان محل فولاد بسازیم. به گفته جسیکا آلن و تونی هانیاندز از دانشگاه نیوکاسل، پ ولز، استرالیا دارای یک فرصت بالقوه در این زمینه است زیرا دارای معادن سنگ‌آهن بزرگ و انرژی خورشیدی فراوان است.