فولاد سبز؛ کربن‌زدایی با تولید سوخت هیدروژنی

فولاد سبز؛ کربن‌زدایی با تولید سوخت هیدروژنی

در سطح جهان، تولید فولاد خام در سال 2021 به 1951‌میلیون‌ تن رسید. این‌میزان تولید در گستره بین‌المللی؛ ازجمله «هند»، «ژاپن» و «ایالات‌متحده» پخش بوده و عمده‌اش؛ یعنی 1033‌میلیون‌ تن آن، در «چین» متمرکز شده است. البته به‌ رغم تولید در بسیاری از مکان‌های مختلف در جوامع مختلف؛ تنها دو روش اصلی تولید این فلز درطول‌ زمان ارائه شده و مورداستفاده قرار گرفته: «کوره قوس الکتریکی» (EAF) و «کوره بلند اکسیژن‌‌ پایه» (BF-BOF). هردو روش نیز به‌ روش سنتی، از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند؛ که بالغ‌بر 3.6‌ گیگا تن دی‌اکسید کربن (CO2) تولیدی در جهان طی سال 2019 حاصل فعالیت آن‌ها بود.

به‌ همین‌ دلیل، یکی از راه‌های اصلی کربن‌زدایی صنعت فولاد، جایگزینی سوخت‌های فسیلی‌ست. گرچه، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پیش‌روی این صنعت، نحوه کربن‌ زدایی و تولید فولاد سبز در یک بازار رقابتی‌ ست. تولید فولاد به‌عنوان یک کالای تجارت جهانی و با حاشیه هزینه خوب، با مسائل عمده ژئوپلیتیکی؛ ازجمله اختلافات تجاری و تعرفه‌ها همراه بوده است؛ اما به‌ دلیل تغییرات آب‌ و‌هوایی، تقاضای ناگهانی و انبوه برای تولید محصول کربن‌ دوست نیز وجود دارد؛ و اینجاست که «هیدروژن» نقش کلیدیِ خود را ایفا می‌کند. فولادی که به‌ طور سنتی در کوره بلند ساخته می‌شود، از «کُک» (سوختی با کربن بالا که با حرارت‌ دادن زغال‌سنگ بدون هوا ساخته می‌شود) به‌ عنوان منبع سوختی برای گرم‌ کردن گلوله‌های سنگ‌آهن و مایع‌ کردن اجزای خالص آهن استفاده می‌کند.

تولید با این‌روش، مقدار زیادی گازهای گلخانه‌ای خارج می‌کند تا آهن به‌اندازه لازم برای ذوب، گرم (1200‌درجه‌سانتی‌گراد) و با ضایعات مخلوط؛ و به فولاد تبدیل شود. در تولید «فولاد سبز»، از هیدروژن برای تبدیل گلوله‌های آهن به آهن اسفنجی، استفاده می‌کنند که متعاقباً برای تشکیل فولاد، پردازش خواهند شد.این فرآیند در دمایی بالا؛ اما زیر نقطه ذوب‌آهن (800 تا 1200‌درجه‌‌) انجام می‌گیرد که باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های انرژی می‌شود. با معرفی سوخت‌های غیرفسیلی برای تولید گندله‌ آهن و نیز استفاده از برق تجدیدپذیر برای تبدیل آهن اسفنجی و ضایعات به فولاد، می‌توان سوخت‌های فسیلی را از فرآیند موردنظر حذف کرد و درنتیجه، انتشار گازهای گلخانه‌ای را به‌ میزان قابل‌توجه کاهش داد. باتوجه‌به تقاضای عظیم جهانی برای فولاد، نیاز به هیدروژن و انرژی تجدیدپذیر موردنیاز در تولید «فولاد سبز» به‌همان‌اندازه قابل‌توجه است.

طبق گزارش AFRY و «آژانس جهانی انرژی‌های تجدیدپذیر» (REA)؛ تولید جهانی فولاد در 2021 به‌روش «فولاد سبز» به 97.6‌ میلیون‌ تن هیدروژن نیاز داشت. این‌را نیز باید درنظر داشت که برای انتقال مسیرهای تولید به‌ سمت روش‌‌های بدون کربن و توسعه فولاد سبز؛ آن‌هم به‌شکلی واقعی و 100% ، صنعت انرژی همچنین باید بر تولید «هیدروژن سبز» بااستفاده‌از «الکترولیز» تمرکز کند. درواقع، برخلاف روش‌هایی که گاز طبیعی را برای آزادکردن هیدروژن می‌سوزانند، «الکترولیز» مستلزم تقسیم «آب» (H2O) به «اکسیژن» و «هیدروژن» بااستفاده‌از منابع انرژی تجدیدپذیر است؛ بنابراین، تولید کامل «فولاد سبز» از «هیدروژن سبز»، نیازمندِ الکترولیزهای فعال بر روی انرژی‌های تجدیدپذیر و انرژی‌های تجدیدپذیر اضافی برای تمام بخش‌های زنجیره تأمین است.

اکنون، هزینه‌های تولید «هیدروژن سبز» بالاتر از روش‌های سنتی سوخت‌های فسیلی بوده و به هزینه‌های هم‌سطح منابع انرژی تجدیدپذیر وابسته است. این‌ بدان‌معناست‌ که آن‌ها بسته به منطقه متفاوت‌اند؛ اما با افزایش ظرفیت تولید و اختصاص یارانه برای انرژی‌های تجدیدپذیر و هیدروژن سبز، کاهش خواهند یافت. بسیاری از تولیدکنندگان بزرگ فولاد اروپایی، با امکانات آزمایشی و در مقیاس ‌بزرگ برای تولید «فولاد سبز» پیشرو هستند. کشور «آلمان» دراین‌زمینه به‌ تنهایی هفت پروژه در‌دست‌اقدام دارد؛ ازجمله ArcelorMittal و ThyssenKrupp که دو‌مورد از 10 فولادساز اول جهان ازنظر درآمد هستند. «ایران» نیز با تولید 28.5میلیون‌تن فولاد، رتبه دهم این‌رده‌بندی را دراختیار دارد./ خبر گذاری سایه