تحولی بزرگ در صنعت فولاد/ کاهش انتشار کربن با فناوری جدید

به گزارش خبرنگار اقتصاد معاصر؛ سوئد به‌طور مخفیانه از هیدروژن برای تولید فولاد سبز استفاده کرده و اکنون آماده صنعتی‌‌سازی این فناوری است. این اقدام می‌تواند یکی از آلوده‌ترین صنایع جهان را پاکسازی کند.

شرکت‌های انرژی «واتنفال» تولیدکننده فولاد «اس‌اس‌اِی‌بی» و شرکت معدن‌کاوی «ال‌کااِی‌بی» این تاسیسات را در شهر کوچک لولئو در سال ۲۰۲۰ به عنوان بخشی از پروژه HYBRIT ایجاد کردند. این پروژه با هدف اثبات اینکه فولاد می‌تواند در مقیاس صنعتی با استفاده از هیدروژن و برق پاک تولید شود، آغاز شد.

به گفته یکی از نمایندگان شرکت اس‌اس‌اِی‌بی، استفاده از هیدروژن برای تولید فولاد هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد و در حال حاضر تنها بخش کوچکی از تولید را به خود اختصاص می‌دهد. با این حال، این وضعیت ممکن است به زودی تغییر کند.

فولاد یکی از پرمصرف‌ترین مواد در جهان است و تولید آن باعث انتشار ۱۱ درصد از دی‌اکسید کربن در جهان می‌شود. بیشتر این انتشارات در هنگام گرم و سرد کردن آهن که جزء اصلی فولاد است در کوره بلند و با استفاده از زغال‌سنگ و کُک (نوعی زغال‌سنگ تصفیه‌شده) تولید می‌شود.

اما فناوری HYBRIT از کوره بلند استفاده نمی‌کند و به جای آن، از هیدروژن به جای کُک در فرآیندی به نام کاهش مستقیم استفاده می‌کند. این فرآیند، اکسید‌های آهن را بدون ذوب کردن آن به آهن فلزی کاهش می‌دهد. هیدروژن با اکسیژن موجود در سنگ آهن واکنش می‌دهد و آهن اسفنجی تولید می‌شود و تنها محصول جانبی این فرآیند، بخار آب است.

در کارخانه لولئو، شرکت اس‌اس‌اِی‌بی این آهن اسفنجی را گرفته و سپس آن را در یک کوره قوس الکتریکی که با مزارع بادی تغذیه می‌شود، ذوب می‌کند. نتیجه این فرآیند، فولاد بدون انتشار کربن است.

واتنفال به تازگی، اس‌اس‌اِی‌بی و ال‌کااِی‌بی نتایج آزمایش شش‌ساله خود را به آژانس انرژی سوئد ارائه کرده‌‌اند. این گزارش نشان می‌دهد که آهن تولید شده با استفاده از هیدروژن نه تنها بدون تولید کربن بوده، بلکه قوی‌تر و بادوام‌تر از آهن تولید شده با سوخت‌های فسیلی است. شرکای این پروژه برای نتایج به دست آمده، چندین حق ثبت اختراع دریافت کرده‌اند.

کارخانه پایلوت HYBRIT اولین کارخانه در جهان است که زنجیره ارزش بدون سوخت فسیلی برای فولاد را در مقیاس نیمه صنعتی اجرا می‌کند. این کارخانه تاکنون ۵ هزار تن آهن سبک شده با هیدروژن تولید کرده است. آهن سبک شده مستقیم گرم (HDRI) نوعی آهن احیای مستقیم است که به صورت داغ و مستقیم از کوره کاهش به داخل کوره قوس الکتریکی منتقل می‌شود و در نتیجه موجب صرفه‌جویی در انرژی می‌شود.

شرکت‌هایی مانند ولوو، اپی‌راک و پی‌اب این فولاد سبز را در خودروها، ماشین‌آلات و ساختمان‌های خود به کار برده‌اند.

غول‌های صنعتی اکنون در حال ساخت کارخانه‌ای بزرگ‌تر در گلیوار در قلب لاپلند سوئد هستند. برنامه بلندمدت این است که کارخانه‌های تولید آهن هیدروژنی بیشتری بسازند و تولید فولاد را در سوئد به‌طور کامل بدون کربن کنند. این کار باعث کاهش ۱۰ درصد از انتشارات کربن در این کشور خواهد شد.

شرکت معدنی آرکلور میتال در ماه فوریه اعلام کرد که نمی‌تواند کارخانه‌های اروپایی خود را با استفاده از هیدروژن سبز اداره کند، زیرا فولاد سبز حاصل نمی‌تواند در بازار‌های بین‌المللی رقابت کند و هزینه تولید آن بسیار زیاد است.

در ماه مارس، ایالات متحده تعهد کرد تا ۱ میلیارد دلار برای دو پروژه فولاد سبز سرمایه‌گذاری کند. شرکت فولادسازی کلیولند-کلیفس یکی از این کارخانه‌ها را می‌سازد و دیگری نیز توسط شرکت اس‌اس‌اِی‌بی با استفاده از فناوری کاهش هیدروژنی توسعه‌یافته تحت پروژه HYBRIT ساخته خواهد شد.

استارتاپ H۲ Green Steel، یکی از بهترین استارتاپ‌های تامین مالی شده در اروپا بوده که سوئد برای اولین کارخانه صنعتی خود انتخاب کرده است. این استارتاپ انتظار دارد تا اولین دسته‌های تجاری فولاد خود را تا سال ۲۰۲۵ عرضه کند و قصد دارد تا سال ۲۰۳۰، میزان ۵ میلیون تن فولاد سبز در سال تولید کند.

H۲ Green Steel همچنین توافقنامه‌ای با شرکت ایبردرولا برای ساخت کارخانه‌ای در اسپانیا با نیروی خورشیدی امضا کرده است، در حالی که شرکت GravitHy قصد دارد یک کارخانه فولاد مبتنی‌بر هیدروژن را در فرانسه در سال ۲۰۲۷ افتتاح کند.

تولید فولاد با هیدروژن که به عنوان فولاد سبز نیز شناخته می‌شود، یک روش نوآورانه و پایدار برای تولید فولاد است که از هیدروژن به‌جای کربن به‌عنوان عامل احیاکننده استفاده می‌کند.

این روش به کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای کمک می‌کند، زیرا در فرآیند سنتی تولید فولاد، زغال‌سنگ یا کک به‌عنوان منبع اصلی کربن برای کاهش اکسید آهن به آهن خالص استفاده می‌شود که منجر به تولید کربن دی‌اکسید می‌گردد. در مقابل، استفاده از هیدروژن منجر به تولید آب به‌عنوان محصول جانبی می‌شود.

این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد اما چندین پروژه بزرگ در حال اجرا هستند که به دنبال بهبود و تجاری‌سازی آن می‌باشند. از جمله این پروژه‌ها می‌توان به پروژه HYBRIT در سوئد اشاره کرد که هدف آن تولید فولاد بدون کربن در سال‌های آینده است.

استفاده از فولاد تولید شده با هیدروژن به طور چشمگیری می‌تواند به کاهش اثرات زیست‌محیطی صنعت فولاد کمک کند که یکی از بزرگترین صنایع تولیدکننده گاز‌های گلخانه‌ای در جهان است.

ایران و موقعیت استفاده از تکنولوژی تولید فولاد با هیدروژن 

در ایران، صنعت فولاد یکی از مهم‌ترین صنایعی است که سهم بزرگی در تولید ناخالص داخلی و اشتغال کشور دارد. با توجه به حجم بالای تولید فولاد و استفاده گسترده از منابع کربنی مانند زغال‌سنگ در فرآیند تولید، صنعت فولاد ایران نیز از جمله صنایعی محسوب می‌شود که نقش قابل توجهی در انتشار گاز‌های گلخانه‌ای دارد.

با توجه به اهمیت کاهش اثرات زیست‌محیطی و حرکت به سمت توسعه پایدار، ایران نیز به بررسی و اجرای راهکار‌های نوین در تولید فولاد پرداخته است. با این حال، اجرای تولید فولاد با هیدروژن در ایران هنوز در مراحل ابتدایی است و نیاز به سرمایه‌گذاری‌های بزرگ و توسعه فناوری‌های مرتبط دارد.

از آنجا که ایران دارای منابع گاز طبیعی غنی است، پتانسیل استفاده از هیدروژن تولید شده از گاز طبیعی به عنوان یک راهکار وجود دارد. با این حال، برای دستیابی به تولید فولاد کاملا سبز، لازم است که هیدروژن از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا بادی تولید شود.

در این زمینه، همکاری‌های بین‌المللی، سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه و ایجاد زیرساخت‌های لازم می‌تواند به تسریع حرکت ایران به سمت تولید فولاد با هیدروژن کمک کند. به‌طور کلی، ایران با داشتن منابع انرژی و معدنی فراوان، می‌تواند به یک بازیگر مهم در این زمینه در منطقه تبدیل شود اما برای رسیدن به این هدف نیاز به برنامه‌ریزی دقیق و اجرای سیاست‌های مناسب دارد.

رسیدن به تولید فولاد با هیدروژن در ایران با توجه به پتانسیل‌های موجود و چالش‌های پیش‌ رو، امکان‌پذیر بوده اما نیازمند تلاش‌های گسترده و هماهنگ است. به منظور موفقیت در این حوزه، عواملی باید مورد توجه قرار گیرند.

برای توسعه فناوری‌های نوین تولید فولاد با هیدروژن، نیاز به سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی در حوزه تحقیق و توسعه وجود دارد تا ایران بتواند به دانش فنی مورد نیاز دست یابد.

از طرفی، تولید فولاد با هیدروژن نیازمند زیرساخت‌های جدید، از جمله تولید و ذخیره‌سازی هیدروژن است. این زیرساخت‌ها باید به‌تدریج و با توجه به نیاز‌های صنعت فولاد کشور توسعه یابند.

استفاده از تجربیات و فناوری‌های کشور‌های پیش‌رو در این حوزه می‌تواند به تسریع روند توسعه در ایران کمک کند. مشارکت در پروژه‌های بین‌المللی و جذب سرمایه‌گذاری خارجی نیز می‌تواند نقش مهمی در این زمینه ایفا کند. به علاوه، توسعه این فناوری نیازمند نیروی انسانی متخصص و آموزش‌دیده است، بنابراین برنامه‌ریزی برای آموزش و تربیت نیروی کار متخصص باید از اولویت‌های اصلی باشد.

علاوه بر این، لازم است که دولت و صنعت فولاد ایران برای موفقیت در این زمینه همکاری نزدیکی داشته باشند. سیاست‌های حمایتی و تشویقی می‌توانند به جذب سرمایه‌گذاری‌های داخلی و خارجی کمک کنند و تحقیق و توسعه در این حوزه را تسریع بخشند. همچنین، باید قوانین و مقرراتی وضع شود که به نفع توسعه فناوری‌های سبز و کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای باشد.

با توجه به این عوامل، ایران می‌تواند در صورت اجرای صحیح برنامه‌ها و استراتژی‌های خود به نتایج مثبتی در زمینه تولید فولاد با هیدروژن دست یابد. با این حال، تحقق این هدف نیازمند زمان، تلاش مستمر و تعهد جدی در تمامی سطوح از جمله دولت، صنعت و جامعه است.

در نهایت، اگر ایران بتواند این مسیر را به‌درستی طی کند، نه تنها می‌تواند نیاز‌های داخلی خود را برآورده کند، بلکه می‌تواند به یکی از بازیگران اصلی در بازار جهانی فولاد سبز تبدیل شود. این امر نه تنها به بهبود وضعیت زیست‌محیطی کشور کمک می‌کند، بلکه می‌تواند فرصت‌های اقتصادی جدیدی را نیز ایجاد کند و ایران را به یک رهبر منطقه‌ای در زمینه فناوری‌های نوین و پایدار تبدیل کند.