فولاد سبز

فولاد سبز (Green Steel) روشی نوین برای تولید فولاد است که در آن از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر که کربن کمتری تولید می‌کنند، استفاده می‌شود. با افزایش نگرانی‌های جهانی در مورد تغییرات اقلیمی و آلودگی‌های زیست محیطی، صنایع مختلف به دنبال راهکارهایی برای کاهش اثرات منفی بر محیط زیست هستند. صنعت فولاد جزو بزرگترین تولیدکنندگان گازهای گلخانه‌ای است و استفاده از فولاد سبز به‌عنوان یک راه حل پایدار برای کاهش انتشار کربن به شمار می‌رود. هدف اصلی آهن سبز، کاهش وابستگی‌ به سوخت‌های فسیلی و کاهش تولید دی اکسید کربن است. در این مقاله قصد داریم به بررسی مفهوم فولاد سبز، فرایندهای تولید، مزایا و چالش‌های آن بپردازیم.

برای آشنایی با تفاوت فولاد mo40 با ck45 میتوانید سری به مقاله دیگر ما بزنید.

فولاد سبز چیست و چه تفاوتی با فولاد سنتی دارد؟

فولاد سبز نوعی فولاد است که با استفاده از روش‌های پایدار و کم کربن تولید می‌شود و هدف آن کاهش اثرات زیست محیطی صنعت فولاد است. در فرایند تولید این فولاد از منابع انرژی تجدیدپذیر مثل هیدروژن سبز، انرژی خورشیدی و بادی به جای زغال سنگ استفاده می‌کنند؛ همچنین فناوری‌های نوینی مانند الکترولیز آب برای تولید هیدروژن و کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) با آهن قراضه، در تولید این فولاد به کار می‌روند.

اصلی‌ترین تفاوتی که بین فولاد سنتی و سبز وجود دارد، در روش تولید آن‌ها است. کیفیت نهایی هر دو این فولادها یکسان است و فقط میزان آلودگی‌های زیست محیطی کاهش پیدا می‌کند. در جدول زیر تفاوت‌های این دو نوع فولاد را آورده‌ایم تا اطلاعات کافی در این رابطه داشته باشید.

روش‌های تولید فولاد سبز

تولید آهن سبز با روش‌های مختلفی انجام می‌گیرد که در این بخش قصد داریم سه روش اصلی را بررسی کنیم.

1. استفاده از هیدروژن سبز به جای زغال سنگ (احیای مستقیم آهن – DRI)

در روش سنتی از زغال سنگ به‌عنوان عامل احیا برای استخراج آهن از سنگ آهن استفاده می‌شود که مقدار زیادی کربن دی اکسید آزاد می‌کند؛ اما در روش احیای مستقیم با هیدروژن سبز، هیدروژن به جای زغال سنگ برای احیای سنگ آهن به آهن اسفنجی به کار می‌رود. محصول جانبی این فرایند، بخار آب (H₂O) است که هیچ آلودگی زیست محیطی ندارد.

2. استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) با آهن قراضه

کوره‌های قوس الکتریکی (Electric Arc Furnace) جایگزینی مناسب برای روش‌های سنتی است که در آن، آهن قراضه به‌عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرایند ذوب با استفاده از انرژی الکتریکی تجدیدپذیر مثل برق بادی و خورشیدی انجام می‌گیرد و میزان انتشار گاز گلخانه‌ای تا 75 درصد کمتر از کوره‌های سنتی بلند است.

3. جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS)

در این روش اگر چه همچنان از زغال سنگ در برخی مراحل استفاده می‌شود؛ اما دی اکسید کربن تولید شده جذب و ذخیره می‌شود تا از ورود آن به جو جلوگیری شود. بسیاری از کشورهای صنعتی در حال سرمایه‌گذاری روی این فناوری هستند تا به‌عنوان یک راهکار انتقالی به فولاد سبز استفاده کنند.

روش‌های تولید آهن سبز در حال تحول و بهینه‌سازی هستند تا به صورت کامل جایگزین روش‌های سنتی شوند. با اینکه در حال حاضر این فناور‌ی‌ها هزینه بالایی دارند، اما با گسترش استفاده از آن‌ها، قیمت‌ها نیز کاهش پیدا می‌کند.

مزایای استفاده از فولاد سبز در صنعت

استفاده از این فولاد مزایای زیادی دارد که برخی از مهمترین آن‌ها عبارتند از:

• کاهش انتشار کربن و کمک به مقابله با تغییرات اقلیمی و آلودگی هوا
• استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و کاهش وابستگی به زغال سنگ و سوخت‌های فسیلی
• بهبود پایداری زنجیره تامین و حمایت از تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان دوستدار محیط زیست
• افزایش رقابت‌پذیری صنایع و جذب سرمایه‌گذاری و توسعه بازارهای جدید
• جایگزین هیدروژن به جای کربن و تولید H₂O به جای کربن
• حذف هزینه‌های مربوط به تهیه و استفاده از فیلترهای تصفیه کننده هوا

معایب استفاده از فولاد سبز

آهن سبز با وجود مزایای زیادی که دارد، با یک سری معایب و چالش‌هایی نیز مواجه است که می‌تواند مانع از پذیرش گسترده آن در صنعت می‌شود. از جمله این چالش‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• استفاده از فناوری‌های جدید و انرژی‌های تجدیدپذیر باعث افزایش قیمت نهایی می‌شود.
• برخی فناوری‌های مورد نیاز برای تولید این فولاد هنوز در مراحل تحقیق و توسعه است.
• تولید انبوه فولاد سبز به برق بادی، خورشیدی و هیدروژن سبز وابسته است که در همه کشورها به راحتی در دسترس نیست.
• کارخانه‌های سنتی فولاد نیاز به تغییرات اساسی برای سازگاری با فناوری‌های جدید دارند.
• در حال حاضر ظرفیت تولید آهن سبز در مقایسه با فولاد سنتی پایین است و نمی‌توان به طور کامل جایگزین کرد.
• بسیاری از تولیدکنندگان فولاد به دلیل هزینه بالا و تغییرات اساسی، تمایل کمتری به سرمایه‌گذاری در این صنعت دارند.

هزینه‌های تولید فولاد سبز

همانطور که اشاره شد، هزینه تولید این نوع فولاد نسبت به فولادهای سنتی بیشتر است. این هزینه‌ها شامل موارد متعددی می‌شود که برخی از آن‌ها عبارتند از:

• سرمایه‌گذاری اولیه که شامل احداث کارخانه‌های جدید یا تغییر کارخانه‌های سنتی می‌شود.
• فرایند الکترولیز آب برای تولید هیدروژن سبز که بسیار پرهزینه است.
• برق خورشیدی و بادی در مقایسه با زغال سنگ هزینه‌های بیشتری دارد.
• هزینه‌های مربوط به احیای مستقیم با هیدروژن یا کوره‌های قوس الکتریکی که نسبت به روش‌های سنتی هزینه‌بر است.

کاربردهای فولاد سبز

فولادهای سبز به دلیل کاهش انتشار کربن و سازگاری با محیط زیست، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع می‌توان گفت این فولاد به جز مراحل تولید، تفاوتی با فولادهای سنتی ندارد و می‌توان در صنعت ساخت و ساز، ساخت پل‌ها، تولید بدنه خودروهای الکتریکی و هیبریدی، ساخت میلگردهای فولادی، تولید قطعات ایمنی و شاسی خودروها، تولید توربین‌های بادی، ساخت لوازم خانگی و الکتریکی و تولید قوطی‌های کنسرو استفاده کرد.

بزرگترین تولیدکنندگان فولاد سبز در جهان کدام کشورها هستند؟

پروژه تولید آهن سبز در بسیاری از کشورهای دنیا از جمله چین، سوئد، آمریکا، ژاپن و آلمان شروع شده است. در میان این کشورها، شرکت سوئدی SSAB AB اولین تولیدکننده این نوع فولاد شناخته می‌شود. در کشور ما نیز تحقیقات برای تولید فولاد سبز شروع شده است؛ اما هنوز به مرحله اجرا نرسیده و انتظار می‌رود در آینده شاهد تولید آن در کشور باشیم.

جمع‌بندی

در این نوشته سعی کردیم توضیحات لازم در رابطه با فولاد سبز را با شما عزیزان به اشتراک بگذاریم. این فناوری هنوز در مراحل اولیه است و جای رشد بسیار زیادی دارد. برخی از کشورها تولید این فولاد را شروع کرده‌اند و برخی دیگر تولید آن را در برنامه خود قرار داده‌اند.

تولید آهن سبز یک ضرورت جهانی است که تحقق آن چالش‌های زیادی را به همراه دارد؛ همچنین برای توسعه آن نیاز به سرمایه‌گذاری هنگفت است.

خوشحال می‌شویم نظرات خود را در این خصوص با مجموعه فولاد هویار به اشتراک بگذارید.