صنعت فولاد سهم هفت درصدی از تولید گازهای گلخانه ای دارد، پیشتازان این صنعت برای کاهش آلایندگی و برخورداری از مزیت های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی بدنبال حرکت در مسیر تولید «فولاد سبز» هستند. با تلاش زیادی که در سالهای اخیر برای حساسسازی صنایع نسبت به محیط زیست انجام شده فولاد سبز؛ به عنوان ضرورتی غیرقابل چشم پوشی نزدیکتر از همیشه است.
فولاد سبز اصطلاحی است که این روزها بیشتر شنیده میشود. این اصطلاح به تولید فولاد با روشهایی اشاره دارد که در آن آلودگیهای زیست محیطی کمتری تولید میشود. در واقع در حال حاضر نزدیک به ۷ درصد از کربن دی اکسید تولیدشده در دنیا، ناشی از صنایع فولادسازی است که در دهههای آینده این میزان بیشتر هم خواهد شد. بههمیندلیل کشورهای توسعهیافته و بهویژه اتحادیه اروپا در تلاش هستند که روشهای جایگزینی برای تولید فولاد پیدا کنند که بهمیزان کمتری به محیط زیست آسیب برساند. گامهای مثبتی هم در این زمینه برداشته شده است اما هنوز چالشهای زیادی پیش روی تولیدکنندگان فولاد سبز وجود دارد.
شاید این سؤال برایتان به وجود آمده که واقعاً فولاد سبز چیست و آیا اصلاً این موضوع امکانپذیر است؟ این پارادوکس از آنجا ناشی میشود که صنعت فولاد یک مصرفکننده منابع طبیعی و تولیدکننده آلاینده شناخته میشود. چرا که در چرخه تولید خود به مصرف مقدار زیادی آب نیاز دارد. از طرفی یکی از بزرگترین صنایع در انتشار دیاکسید کربن و گازهای گلخانهای (۷ تا ۸ درصد) در جهان به شمار میرود. از این رو اصطلاح فولاد سبز میتواند برای هر فعالی در صنعت فولاد جذاب ولی سؤالبرانگیز باشد. افزایش تلاش و سختگیریهای جهانی برای کاهش آلایندهها و جلوگیری از انتشار گازهای گلخانهای باعث شده است که صنعت فولاد نیز به دنبال پیدا کردن روشهای تولید نوین در فولاد باشد و به راهحل فولاد سبز رسیده است.
تفاوت فولاد سبز با فولاد سنتی
فولاد سبز و فولاد سنتی از نظر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی هیچ تفاوتی با هم ندارند و هر دو محصول نهایی یکسانی ارائه می دهند. تفاوت اصلی این دو نوع فولاد در نحوه تولید آنهاست. در تولید فولاد سبز، به جای روشهای سنتی و آلوده کننده، از فناوری های نوین و انرژیهای تجدیدپذیر استفاده می شود. به این ترتیب، انتشار گازهای گلخانهای و آلاینده های زیست محیطی به شدت کاهش مییابد. در واقع، فولاد سبز محصولی است که در فرآیند تولید آن، کمترین آسیب به محیط زیست وارد میشود. با جایگزینی سوخت های فسیلی با انرژی های پاک و استفاده از کوره های مدرن، صنعت فولادسازی می تواند گامی بزرگ در جهت حفظ محیط زیست بردارد.
محصول تولید شده در هر دو روش یکسان است، تنها تفاوت آنها در نوع مواد اولیه، دستگاه مورد استفاده و نتایج زیست محیطی هر کدام است.
فولاد سبز چیست؟
در واقع فولاد سبز یا Green Steel به فولادی گفته میشود که از طریق انرژیهای تجدیدپذیر و هیدروژن سبز تولید میشود و در چرخه تولید آن هیچگونه سوختهای فسیلی مصرف نمیشود. در نتیجه در فرآیند تولید آن انتشار گازهای گلخانهای به صفر میرسد.
کاربرد فولاد سبز
فولادی که به روش سبز تولید میشود در تمام پروژههای عمرانی و ساختمانی مانند فولاد سنتی کاربرد دارد و هیچ محدودیتی برای استفاده از آن وجود نخواهد داشت.
اهمیت تولید فولاد سبز Green Steel در چیست؟
با شدیدتر شدن تغییرات اقلیمی جهان مانند طوفانها، سیل و گرمای بیشتر، شاهد حرکت صنایع آلاینده مدر کشورهای پیشرفته مانند فولادسازان به سمت تولید پاک هستیم. در اهمیت تولید فولاد سبز میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
کاهش و درنهایت حذف تولید کربن و انتشار گازهای گلخانهای
حذف سوختهای فسیلی و جایگزینی با انرژیهای تجدیدپذیر
کاهش تولید آلایندههای محیطی و بهبود محیطزیست
صرفهجویی در منابع سنگ آهن به دلیل امکان استفاده مستقیم از آهن قراضه
افزایش تولید اکسیژن در چرخه محیطزیست به کمک هیدروژن سبز
بهبود سلامت جامعه و کاهش هزینههای درمانی به ویژه در اطراف کارخانههای فولادسازی
البته باید اضافه کنیم که تولید فولاد سبز یک فرآیند پرهزینه و دستیابی به فنّاوری آن زمانبر است و به تجهیزات پیشرفتهتری نیاز دارد تا در جهان به طور گسترده مورد استفاده قرار بگیرد. افزایش هزینههای تولید، کمبود دانش و نیروی متخصص، در دسترس نبودن امکانات برای تولید دستگاههای ویژه و دشواری حمل و ذخیره هیدروژن از چالشهای پیش روی تولید فولاد سبز در کشورهای تولیدکننده فولاد به شمار میرود
مشکلات و چالشهای استفاده از فولاد سبز
استفاده از این روش برای تولید فولاد، اگرچه فواید و مزایای بسیار زیادی دارد؛ اما چالش برانگیز است. در واقع جایگزین کردن کربن با هیدروژن، نیازمند دستگاههای فوقالعاده قدرتمندی است که هزینههای بسیار سنگینی به دنبال دارد. براساس برنامهریزیها و آمار، پیشبینی میشود که هزینه تولید فولاد در این روش ۳۰ الی ۱۰۰ درصد افزایش مییابد.
برنامهریزی، اجرا، همکاری و همفکری در این شیوه از نکات بسیار مهمی است که فعالیت و مشارکت دولت و صنایع را میطلبد زیرا از توان یک صنعت خارج است.
همچنین حمل، ذخیره و استفاده از هیدروژن، دشوارتر از کربن است. دستگاه الکتریکی مورد استفاده این روش را تنها در تعداد محدودی از کشورهای تولید کننده میتوان پیدا کرد.
به طور کلی میتوان نتیجه گرفت که عوامل اقتصادی، عملیاتی، دانش و فناوری، حمایت تیم پشتیبانی، آمادگی دولت، سرمایهگذاری و تولید دستگاه از مهمترین چالشهای تولید فولاد سبز است.
مزایا و فواید استفاده از فولاد سبز
کربن زدایی از صنعت فولاد و در نهایت حذف آن
کاهش و حذف تولید گازهای گلخانهای که در نهایت باعث کاهش آلودگی محیطی میشود
جایگزینی هیدروژن به جای کربن که موجب تولید O2 میشود
جایگزینی انرژیهای تجدیدپذیر به جای تجدیدناپذیر
حذف کامل هزینه تهیه و استفاده از فیلترهای تصفیه کننده هوا در شهرکهای صنعتی
حذف روشهای سنتی تولید فولاد، یعنی گرم کردن سنگآهن در کورههای بلند که گرمای بسیار زیادی تولید میکند.
تولید فولاد سازگار با محیطزیست با مزایای قابلتوجهی همراه است که تأثیرات مثبت آن بر محیطزیست و اقتصاد آشکار است. از جمله دیگر مزایا میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
کاهش مصرف انرژی: تولید فولاد سبز پایدار با استفاده از بازیافت و کاهش مصرف مواد خام، انرژی کمتری نسبت به روشهای سنتی مصرف میکند.
کاهش آلودگی هوا: این روش با کاهش انتشار گازهای گلخانهای، به بهبود کیفیت هوا و مقابله با تغییرات اقلیمی کمک میکند.
حفاظت از منابع طبیعی: بهرهگیری از مواد بازیافتی، فشار بر منابع طبیعی را کاهش داده و استخراج مواد معدنی را به حداقل میرساند.
ایجاد اشتغال: تولید فولاد بدون کربن در بخشهایی مانند جمعآوری، بازیافت و تولید، فرصتهای شغلی جدیدی ایجاد میکند.
رقابتپذیری در بازار: با رشد تقاضا برای محصولات پایدار، شرکتهایی که در تولید فولاد کمکربن سرمایهگذاری میکنند، از موقعیت بهتری در بازار رقابتی برخوردار خواهند شد.
معایب استفاده از فولاد سبز
تولید فولاد سبز، با وجود مزایای زیست محیطی فراوان، با چالش های جدی نیز روبرو است. استفاده از هیدروژن به جای کربن، نیازمند تجهیزات پیشرفته و گران قیمتی است که هزینه تولید فولاد را به طور قابل توجهی افزایش میدهد. برآوردها نشان میدهد که هزینه تولید با این روش ممکن است ۳۰ تا ۱۰۰ درصد بیشتر از روش های سنتی باشد. همچنین، زیر ساخت های مورد نیاز برای تولید، حمل و نقل و ذخیرهسازی هیدروژن، پیچیدگیهای خاص خود را دارد. محدودیت دسترسی به تجهیزات الکتریکی مورد نیاز و کمبود دانش فنی در بسیاری از کشورها، از دیگر موانع پیش روی این فناوری نوین است. در نتیجه، موفقیت در تولید فولاد سبز، مستلزم برنامهریزی دقیق، همکاری گسترده بین دولت و صنایع، سرمایهگذاریهای کلان و توسعه زیر ساخت های تخصصی است.
تولید فولاد سبز باهدف کاهش اثرات زیستمحیطی و دستیابی به صنعتی پایدار، از روشهای نوینی بهره میبرد که بر کاهش مصرف سوختهای فسیلی و استفاده بهینه از منابع تجدیدپذیر متمرکز است. این روشها علاوه بر کاهش آلایندهها، به افزایش بهرهوری و حفاظت از منابع طبیعی نیز کمک میکنند. برخی از این روشها عبارتاند از:
بازیافت فولاد: استفاده از ضایعات فولادی بهجای مواد خام جدید یکی از روشهای مهم در کاهش مصرف منابع طبیعی و کاهش آلایندهها است. این فرایند موجب کاهش تقاضا برای استخراج مواد معدنی و در نتیجه کاهش اثرات زیستمحیطی میشود.
انرژیهای تجدیدپذیر: جایگزینی منابع انرژی فسیلی با انرژیهای پاک مانند انرژی خورشیدی، بادی و هیدروژن سبز، نهتنها به کاهش انتشار گازهای گلخانهای کمک میکند، بلکه فرایند تولید فولاد را بهطورکلی پایدارتر میسازد. این نوع انرژیها که از منابع طبیعی و تجدیدپذیر به دست میآیند، میتوانند جایگزین سوختهای فسیلی در تولید فولاد شوند.
توسعه فناوریهای نوین: بهرهگیری از فرایندهای پیشرفته مانند کورههای قوس الکتریکی (EAF) و استفاده از هیدروژن سبز بهجای سوختهای فسیلی، به طور مستقیم به کاهش آلایندگی در تولید فولاد کمک میکند. در کورههای قوس الکتریکی، جریان برق از طریق الکترودهای گرافیتی به فلزات ضایعاتی وارد میشود و آنها را ذوب میکند.
این کورهها میتوانند از برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید بهرهبرداری کنند که بهاینترتیب فرایند تولید فولاد را به روشی پایدار و دوستدار محیطزیست تبدیل میکنند. در همین حال، هیدروژن سبز که از طریق الکترولیز آب با استفاده از برق تولیدشده از منابع تجدیدپذیر به دست میآید، بهعنوان یک سوخت پاک در فرایند احیای سنگآهن میتواند جایگزین کربن (زغالسنگ) در تولید فولاد شود. این فرایند هیچگونه آلایندگی تولید نمیکند و بهعنوان یک گام بزرگ در جهت کربنزدایی صنعت فولاد به شمار میرود
راههای دیگر دستیابی به «فولاد سبز» است
حرکت به سمت «انرژی پاک» راه دیگر دستیابی به «فولاد سبز» است هرچند سالهاست که صنعت راهبردی فولاد به عنوان یکی از صنایع انرژی بَر، بهره مندی از انرژی های تجدید پذیر را در دستورکار خود قرار داده است ولی در حال حاضر سهم تولید انرژی های پاک و تجدید پذیر شامل نیروگاه های آبی و بادی و خورشیدی سهم قابل توجهی در این صنعت نیست.
تولید انرژی با روش های تجدید ناپذیر مانند سیکل ترکیبی، حرارتی و گازی همچنان علاوه بر افزایش آلودگی هوا و محیط زیست، سهم قابل توجهی نیز در گرمایش زمین و تغییرات آب و هوایی و اقلیمی دارد.
صنعت فولاد ایران نیز که با محدودیتهایی انرژی الکتریکی در تابستان و محدودیت های گازی در زمستان مواجه است بدون تردید برای تحقق تولید سالیانه حدود چهل و پنج میلیون آهن، فولاد و محصولات فولادی باید به دنبال توسعهٔ انرژیهای تجدیدپذیر باشد.
جایگزینی کوره های بلند با کوره های قوس الکتریکی و حرکت به سمت «انرژی پاک» تنها راههای دستیابی به فولاد سبز نیست، کاهش آلاینده ها مهمترین هدف «فولاد سبز» است و این مهم میتواند از طریق بکارگیری غبارگیرها و فیلترهای پیشرفته، بازچرخانی گازها و آب های فرآیندی و یا حتی با کاشت نهال محقق شود.
بزرگترین تولیدکنندگان فولاد سبز در ایران و جهان
در حال حاضر پروژه تولید فولاد سبز در کشورهای توسعه یافته یعنی چین، اسپانیا، سوئد، آمریکا، آلمان و ژاپن آغاز شده است. شرکت سوئدی SSAB AB اولین تولید کننده فولاد سبز در جهان محسوب میشود و فعالیت خود را به طور رسمی از سال ۲۰۱۹ آغاز کرد.
همچنین شرکت بائو در کشور چین، تحت تاثیر قوانین اعلام شده از سوی اتحادیه اروپا آمادگی خود را برای شروع پروژه فولاد سبز اعلام کرده است. شرکت فولادسازی آرسلور میتال اسپانیا نیز به این برنامه پیوسته و تا سال ۲۰۲۵ تولید فولاد سبز را آغاز میکند.
برخلاف کشورهای توسعه یافته، ایران هنوز به تکنولوژیهای لازم برای تولید فولاد سبز دست نیافته است؛ اما پیشبینی میشود که این پروژه تا سال ۲۰۶۰ نیز به ایران برسد.
مطرحترین تولیدکننده سنگ آهن جهان نیز که ریو تینتو نام دارد پروژه تولید فولاد سبز بر پایه بیومس یا توده زیستی را بهصورت آزمایشی آغاز کرده است.
