هم‌گام با افزایش پیشرفت صنایع، در کنار مزایایی که برای مصرف کننده وجود دارد، معایب و مشکلاتی نیز مطرح است. به عنوان مثال تولید فولاد در سراسر دنیا، سهم بزرگی در تولید گازهای گلخانه‌ای و کربن دی اکسید را به خود اختصاص داده است. به همین علت تکنولوژی استفاده از فولاد سبز، روی کار آمده است که روش‌های خاص و متفاوتی از تولید فولاد اشاره دارد. در این مطلب قصد داریم به معرفی بیش‌تر و بررسی مزایای این فولاد بپردازیم.
فولاد سبز چیست؟
فولادی که توسط سوخت هیدروژن سبز در فرآیند الکترولیز آب و برق تولید شود، فولاد سبز (Green Steel) نام دارد. به بیان بهتر در ساخت این فولاد، به جای سوخت‌های فسیلی از سوخت‌های تجدیدپذیر استفاده می‌شود. بنابراین تفاوت میان این فولاد و نوع معمولی آن در شیوه تولید آن‌ها است.
محصول نهایی در هر دو روش یکسان بوده و از نظر کیفیت و ویژگی‌های فیزیکی تفاوتی بین این دو نوع از فولاد وجود ندارد. اما نکته حائز اهمیت آن است که در این روش می‌توان تا حد قابل توجهی آلودگی و تولید کربن دی اکسید ناشی از تولید فولاد را کاهش داد.
این در حالی است که فولاد معمولی درون کوره‌های زغال سنگ همراه با انتشار گازهای گلخانه‌ای و کربن بسیار زیاد تولید می‌شود.
روش تولید فولاد سبز به چه صورت است؟
در روش سنتی، از سوخت‌های فسیلی در کوره‌های بلند استفاده می‌شود تا انرژی مورد نیاز کارخانه‌های فولادی تامین گردد. این روش معایبی دارد؛ ازجمله اینکه منابع سوخت‌های فسیلی تجدیدپذیر نیستند و دیر یا زود به اتمام می‌رسند. دوم آن‌که کربن‌دی‌اکسید زیادی از سوخت این منابع وارد محیط زیست می‌شود که تغییرات اقلیمی و زیست محیطی را در پی دارد.
در مقابل برای تولید فولاد سبز روش‌های مختلفی وجود دارد که بعضی از آن‌ها قابل اجرا و بعضی دیگر غیرقابل اجرا هستند. استانداردترین فرآیند برای تولید این محصول، احیای مستقیم سنگ آهن مبتنی بر هیدروژن است. در این روش سنگ آهن جامد توسط هیدروژن به آهن اسفنجی تبدیل می‌شود.
پس از آن این محصول میانی، درون کوره قوس الکتریکی قرار گرفته و پس از ذوب شدن، فولاد سبز تولید می‌شود. در این روش به جای سوخت‌های فسیلی و مضر، از هیدروژن سبز یا آبی استفاده می‌شود که به جای انتشار کربن، اکسیژن تولید می‌کند.
در واقع به‌جای سوزاندن زغال سنگ کک با کوره بلند سنتی، انرژی ورودی اصلی در طول این فرآیند الکتریسیته است که انتشارات جوی را کاهش می‌دهد. اگر الکتریسیته از کربن کاهش یافته یا منبع سبز تامین شود، انتشار گازهای گلخانه‌ای حتی بیش از این کاهش می‌یابد.
کاربرد Green steel چیست؟
پیش از این اشاره کردیم که تنها تفاوت این فولاد با فولاد معمولی در روش تولید است و از لحاظ ساختار و ویژگی‌های شیمیایی با یک‌دیگر تفاوتی ندارند. بنابراین هرجایی که بتوان از فولاد معمولی استفاده کرد، فولاد سبز نیز قابل استفاده است. به عنوان مثال در ساخت انواع مقاطع فولادی همچون ورق پروفیل، میلگرد و غیره که در ساختمان سازی، خودروسازی و صنایع مشابه کاربری دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایای استفاده از فولاد سبز
استفاده از این روش تولید امروزه محبوبیت بسیاری پیدا کرده است. علت آن نیز به مزایایی که در ادامه به آن اشاره خواهیم کرد، برمی‌گردد:
- جایگزینی هیدروژن با کربن که سبب تولید اکسیژن می‌شود.
- هزینه تهیه و استفاده از فیلترهای تصفیه کننده هوا در شهرک‌های صنعتی حذف می‌گردد.
- در این روش برخلاف روش سنتی، گرمای زیادی بوجود نمی‌آید.
- انرژی‌های تجدیدپذیر جایگزین انرژی‌های تجدیدناپذیر می‌شوند.
- در این روش تولید، گازهای گلخانه‌ای که سبب آلودگی محیط زیست می‌شود، حذف می‌گردند.
- کربن از صنعت فولاد حذف می‌شود.
هزینه Green steel
در کنار مزایای ذکر شده، بزرگترین مشکل این روش تولید، هزینه بسیار بالای آن است. برای این امر باید کوره‌های بلند سوخت فسیلی با کوره‌های قوس الکتریکی جایگزین شوند. افزون بر این موارد، در این روش به برق سبز نیاز است که این مورد نیز هزینه‌های زیادی دارا است. بنابراین تولیدکنندگان باید زیرساخت‌های فعلی خود را کاملا تغییر دهند و آن‌ها را متناسب با روش تولید سبز بازسازی کنند.
تولیدکنندگان فولاد سبز کدامند؟
در ادامه مطلب شماری از تولید کنندگان Green steel را به شما معرفی خواهیم کرد:
- شرکت سوئدی SSAB AB به کمک هیدروژن سبز نخستین فولاد بدون سوخت فسیلی را تابستان 2019 تولید کرد و گروه Volvo اولین محموله آن را خریداری و جهت تولید کامیون از آن استفاده نمود.
- آرسلور میتال در حال راه اندازی سایت تولید فولاد در اسپانیا تا سال 2025 است که از هیدروژن سبز استفاده می‌کند.
- گروه ریو تینتو (Rio Tinto) بزرگترین تولید کننده سنگ آهن یک پروژه ی پایلوت را آغاز کرده است که در آن از بیومس (Biomass) به جای کک برای تولید فولاد با سطح آلایندگی کم استفاده می‌کند.
- بزرگترین فولادساز جهان یعنی گروه فولاد بائو چین (China Baowu Steel Group Corp.) برنامه دارد تا سال 2050 به وضعیت کربن خنثی برسد. یک دهه زودتر از آن‌چه دولت چین برای آن برنامه ریزی کرده است.
چالش های استفاده از فولاد سبز
اولین مشکل و یا چالشی در این روش از تولید وجود دارد، جایگزین کردن کربن با هیدروژن است که نیازمند دستگاه‌های فوق‌العاده قدرتمند است که طبعا هزینه‌های بسیار سنگینی به دنبال دارد. براساس داده‌ها و آمار، پیش‌بینی می‌شود که هزینه تولید فولاد در این روش 30 تا 100 درصد افزایش پیدا می‌کند.
برنامه‌ریزی، اجرا و همکاری در این شیوه از نکات بسیار مهمی است که فعالیت و مشارکت دولت و صنایع را می‌طلبد؛ چراکه 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.
جمع بندی
فولاد سبز به فولادی گفته می‌شود که توسط سوخت هیدروژن و با فرآیند الکترولیز آب و برق تولید گردد. این فولاد با فولاد معمولی از لحاظ ساختاری تفاوتی ندارد و تنها تفاوت در شیوه تولید می‌باشد. جدا هزینه‌های بالای این روش، Green steel آلاینده‌های زیست محیطی و گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد و به حفظ محیط زیست کمک قابل توجهی می‌کند.
منبع(Resource): What is green steel
سوالات متداول
روش تولید فولاد سبز چیست؟
روش اصلی برای تولید این محصول، احیای مستقیم سنگ آهن مبتنی بر هیدروژن است.
Green steel چه مزایایی دارد؟
این فولاد از مزایایی همچون عدم تولید گرمای زیاد، سازگاری با محیط زیست به علت عدم ایجاد گاز گلخانه‌ای و غیره برخوردار می‌باشد.
