صنعت فولاد همواره به‌عنوان یکی از پایه‌های توسعه صنعتی و زیرساختی جهان شناخته می‌شود، اما در سال‌های اخیر، فشارهای زیست‌محیطی و دغدغه‌های جهانی درباره کاهش آلاینده‌ها، این صنعت را وادار کرده است تا به‌دنبال راهکارهای نوآورانه و پایدار باشد. حذف یا کاهش کربن از فرآیند تولید فولاد، مفهومی جسورانه و در عین حال ضروری است که می‌تواند آینده‌ای سبزتر و کم‌کربن‌تر برای صنایع فراهم سازد. در این مقاله، با نگاهی دقیق، به بررسی امکان‌پذیری تولید فولاد بدون کربن و معرفی آخرین فناوری‌ها و پیشرفت‌های علمی در این حوزه می‌پردازیم تا ببینیم تا چه حد می‌توان به تحقق این هدف بزرگ امیدوار بود.
شهر سالم برای ذوب فولاد اردکان، مفهومی فراتر از توسعه صنعتی است؛ ما با تعهد به محیط زیست، سلامت کارکنان و مسئولیت‌های اجتماعی، به ایجاد شهری پویا، ایمن و سرشار از فرصت‌های پایدار برای جامعه محلی می‌اندیشیم.
نوآوری‌های فناورانه در تولید فولاد بدون کربن
طی دهه‌های اخیر، فشارهای جهانی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، صنعت فولاد را به سمت تغییرات اساسی سوق داده است. تولید فولاد به‌طور سنتی یکی از پرکربن‌ترین فرایندهای صنعتی به شمار می‌رود و تلاش برای جایگزین کردن روش‌های قدیمی، به‌ویژه زغال‌سنگ، با فناوری‌های پاک، به یکی از مهم‌ترین اولویت‌های تحقیقاتی و صنعتی تبدیل شده است. در این مسیر، روش‌های مختلفی توسعه یافته‌اند که هر یک با هدف کاهش یا حذف کربن در فرآیند تولید طراحی شده‌اند. در ادامه، به چهار رویکرد مهم و نوآورانه در این حوزه می‌پردازیم.
۱. استفاده از هیدروژن به‌جای زغال‌سنگ
یکی از امیدبخش‌ترین فناوری‌ها در مسیر تولید فولاد بدون کربن، جایگزینی زغال‌سنگ با هیدروژن به‌عنوان عامل کاهنده است. در روش سنتی، زغال‌سنگ برای کاهش اکسید آهن و تولید فولاد به کار می‌رود و در این فرایند، دی‌اکسید کربن زیادی آزاد می‌شود. اما در فناوری جدید، به‌جای زغال‌سنگ از هیدروژن خالص استفاده می‌گردد و نتیجه آن، تولید فولاد همراه با انتشار بخار آب به‌جای دی‌اکسید کربن است. این روش نه تنها انتشار گازهای گلخانه‌ای را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد، بلکه کیفیت فولاد تولیدی را نیز بهبود می‌بخشد. البته، چالش اصلی در این فناوری، تولید و تامین هیدروژن سبز با قیمت مناسب و در حجم بالا می‌باشد، که همچنان در حال توسعه و بهینه‌سازی است.
۲. الکترولیز اکسید آهن
یکی دیگر از روش‌های پیشرفته، استفاده از الکترولیز برای تبدیل مستقیم اکسید آهن به فولاد است. در این فناوری، اکسید آهن در یک سلول الکترولیتی تجزیه شده و آهن خالص به دست می‌آید. این روش به‌طور کامل از انرژی الکتریکی بهره می‌گیرد و در صورتی که این انرژی از منابع تجدیدپذیر تأمین شود، فرایند تقریباً بدون کربن خواهد بود. از مزایای مهم این روش، حذف کامل نیاز به زغال‌سنگ و کاهش قابل توجه آلاینده‌های ناشی از فرآیندهای گرمایی سنتی است. در حال حاضر، برخی شرکت‌های پیشرو، آزمایش‌های اولیه این فناوری را با موفقیت انجام داده‌اند، اما برای رسیدن به مقیاس صنعتی، نیاز به توسعه بیشتر و کاهش هزینه‌ها وجود دارد.
۳. کوره قوس الکتریکی با انرژی تجدیدپذیر
کوره‌های قوس الکتریکی به‌عنوان یکی از روش‌های مرسوم بازیافت فولاد شناخته می‌شوند، اما استفاده از انرژی تجدیدپذیر در این کوره‌ها، یک قدم بزرگ به سمت تولید فولاد بدون کربن محسوب می‌شود. در این روش، قراضه‌های فولادی در کوره ذوب می‌شوند و انرژی مورد نیاز، به‌جای منابع فسیلی، از برق تولیدشده توسط منابع پاک مانند خورشید و باد تأمین می‌گردد. این راهکار علاوه بر کاهش چشمگیر مصرف زغال‌سنگ، مصرف انرژی را نیز بهینه‌تر می‌کند. همچنین، این فناوری امکان تولید فولاد با کیفیت بالا و سرعت بیشتر را فراهم می‌سازد. افزایش ظرفیت تولید انرژی تجدیدپذیر در کشورهای مختلف، این روش را به یکی از اصلی‌ترین گزینه‌های کربن‌زدایی در صنعت فولاد تبدیل کرده است.
۴. فناوری‌های جذب و ذخیره کربن (CCUS)
فناوری جذب و ذخیره کربن (CCUS) به‌عنوان یک راهکار تکمیلی و موقت برای کاهش کربن در صنایع مختلف، از جمله فولاد، مورد توجه قرار گرفته است. در این روش، دی‌اکسید کربن تولیدشده در فرآیندهای صنعتی، پیش از ورود به جو، جمع‌آوری و در لایه‌های عمیق زمین یا مکان‌های مناسب ذخیره می‌گردد. استفاده از CCUS کمک می‌کند تا کارخانه‌های فولاد فعلی بتوانند بدون تغییر اساسی در ساختار و تجهیزات خود، بخشی از انتشار کربن را کنترل کنند. البته این فناوری، به‌تنهایی راه‌حل نهایی برای فولاد بدون کربن نیست، اما به‌عنوان یک ابزار مکمل، نقش مهمی در گذار به سمت تولید پاک‌تر ایفا می‌کند.
بیش تر بخوانید: کارخانه فولاد سبز چیست؟ نگاهی به تکنولوژی‌های نوین و پایدار
نمونه‌های موفق و پروژه‌های پیشرو در جهان
در سال‌های اخیر، پروژه‌های متعددی در نقاط مختلف جهان برای تولید فولاد بدون کربن یا کم‌کربن راه‌اندازی شده‌اند. این پروژه‌ها نه تنها امکان‌پذیری فنی این رویکردها را ثابت کرده‌اند، بلکه به‌عنوان الگویی برای سایر کشورها و شرکت‌ها عمل می‌کنند.
پروژه HYBRIT در سوئد
پروژه HYBRIT در سوئد، یکی از پیشگام‌ترین طرح‌ها در زمینه تولید فولاد بدون کربن محسوب می‌شود. این پروژه با همکاری شرکت‌های مطرحی مانند SSAB، LKAB و Vattenfall در حال اجرا است و هدف آن جایگزینی زغال‌سنگ با هیدروژن در فرآیند تولید فولاد است. HYBRIT موفق شده است اولین محموله فولاد تولیدشده بدون کربن را به بازار عرضه کند و نشان دهد که این فناوری نه تنها عملی، بلکه تجاری نیز می‌باشد. این پروژه، الهام‌بخش بسیاری از شرکت‌های فولادی در جهان برای حرکت به سمت تولید سبزتر شده است.
Boston Metal در آمریکا
شرکت Boston Metal در آمریکا، یکی دیگر از نمونه‌های برجسته در این حوزه است. این شرکت از فناوری الکترولیز برای تولید فولاد بدون کربن استفاده می‌کند و به‌دنبال توسعه فناوری‌هایی است که بتوانند در مقیاس بزرگ و صنعتی به‌کار گرفته شوند. Boston Metal تمرکز ویژه‌ای بر کاهش هزینه‌های تولید و بهینه‌سازی مصرف انرژی دارد تا فولاد تولیدشده از نظر اقتصادی نیز رقابتی باشد. تلاش‌های این شرکت، گامی مهم در جهت تحقق تولید فولاد بدون کربن در سطح جهانی به شمار می‌رود.
ArcelorMittal و تلاش‌های اروپا
ArcelorMittal، به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان فولاد در جهان، برنامه‌های جامعی برای کاهش انتشار کربن در کارخانه‌های خود در اروپا اجرا کرده است. این شرکت از ترکیبی از فناوری‌ها، شامل استفاده از هیدروژن، انرژی تجدیدپذیر و CCUS بهره می‌گیرد تا به هدف نهایی تولید فولاد بدون کربن نزدیک‌تر شود. این اقدامات، نشان‌دهنده تعهد جدی صنعت فولاد اروپا به کاهش اثرات زیست‌محیطی و حرکت به سمت اقتصاد پایدار است.
نوآوری‌های چین در راستای کربن‌زدایی
چین، به‌عنوان بزرگ‌ترین تولیدکننده فولاد در جهان، در سال‌های اخیر توجه ویژه‌ای به کاهش کربن در صنعت فولاد خود داشته است. پروژه‌های تحقیقاتی متعددی در زمینه استفاده از هیدروژن، بهینه‌سازی مصرف انرژی و پیاده‌سازی فناوری‌های CCUS در حال اجرا هستند. دولت چین نیز حمایت‌های گسترده‌ای از شرکت‌های فولادی برای تسریع در اجرای این نوآوری‌ها ارائه می‌دهد. این اقدامات، نشان می‌دهد که حتی در کشورهایی با تولید انبوه، کربن‌زدایی صنعت فولاد به یک هدف اصلی تبدیل شده است.
آیا فولاد بدون کربن در مقیاس صنعتی امکان‌پذیر است؟
پرسش اصلی بسیاری از کارشناسان و فعالان صنعت این است که آیا واقعاً تولید فولاد بدون کربن در مقیاس صنعتی قابل‌اجرا می‌باشد یا خیر. پاسخ به این سؤال به چند عامل کلیدی بستگی دارد: دسترسی به انرژی تجدید پذیر ارزان، توسعه فناوری‌های نوآورانه و سرمایه‌گذاری‌های کلان. در حال حاضر، پروژه‌های موفق در کشورهای مختلف نشان می‌دهند که تولید فولاد بدون کربن از نظر فنی امکان‌پذیر است. با این حال، چالش‌های اقتصادی و زیرساختی همچنان وجود دارند. بسیاری از کارخانه‌ها نیاز به تغییرات گسترده در تجهیزات، فناوری و زنجیره تأمین خود دارند که این امر مستلزم زمان و منابع مالی قابل‌توجهی است.
در مجموع، می‌توان گفت که مسیر رسیدن به فولاد بدون کربن یک فرآیند تدریجی و بلندمدت است، اما پیشرفت‌های اخیر و حمایت‌های بین‌المللی، امیدواری‌های زیادی برای تحقق این هدف در دهه‌های آینده ایجاد کرده‌اند. سرمایه‌گذاری در این حوزه، نه تنها به کاهش اثرات زیست‌محیطی کمک می‌کند، بلکه به ایجاد بازارهای جدید، اشتغال‌زایی و بهبود رقابت‌پذیری جهانی صنایع فولاد نیز منجر خواهد شد.
سخن پایانی
در پایان، می‌توان گفت تولید فولاد بدون کربن، دیگر یک رویا یا ایده دور از دسترس نیست، بلکه مسیری روشن و رو به جلو برای صنعت فولاد جهانی است. نوآوری‌های فناورانه و پروژه‌های پیشرو در کشورهای مختلف، ثابت کرده‌اند که با سرمایه‌گذاری، همکاری جهانی و توسعه فناوری‌های نوین، رسیدن به فولاد سبز امکان‌پذیر خواهد بود. حرکت به‌سمت تولید بدون کربن، نه تنها به حفظ محیط‌زیست کمک می‌کند، بلکه آینده‌ای پایدارتر و رقابتی‌تر برای این صنعت حیاتی رقم خواهد زد.
کارخانه ذوب فولاد اردکان با بهره‌گیری از فناوری روز و نیروی انسانی متخصص، در تولید گندله سنگ آهن فعال است. حضور مدیران نوآوری‌محور مانند احرامیان در صنعت فولاد، نقش مؤثری در توسعه این حوزه داشته است. این کارخانه امروز یکی از قطب‌های صنعتی استان یزد به شمار می‌رود.
نظر شما: