- اردیبهشت ۲۷, ۱۴۰۱
- ارسال شده توسط: مدیر سایت
- بخش:
۱
سهم فولاد در انتشار کربن
بنا به گزارش انجمن جهانی فولاد، تولید فولاد درسال ۲۰۲۰ به حدود ۱/۹ میلیارد تن رسیده است (شکل ۱). این حجم از فولاد به طور معمول با دو روش «کنورتور اکسیژنی (کوره بلند)» و «قوس الکتریکی» تولید میشود. مطابق شکل ۲، ۷۳ درصد فولاد دنیا با روش کوره بلند و ۲۷ درصد دیگر با روش قوس الکتریکی تولید شده است؛ هر چند که در ایران و بنا به دلایلی، بیش از ۹۰ درصد فولاد کشور با روش قوس الکتریکی تولید می شود.
شکل ۱ . روند تولید فولاد خام در جهان
مطابق گزارش‌های آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، حجم آلایندگی و انتشار کربن این دو روش به میزان قابل توجهی با هم تفاوت داشته و برای تولید یک تن فولاد با روش کوره بلند ۲/۲ تن کربن منتشر میشود و این عدد برای روش قوس الکتریکی بسیار کمتر و ۱/۴ تن می‌باشد (شکل ۲). با توجه به تولید سالیانه حدود ۱/۹ میلیارد تن فولاد در جهان و سهم دو روش مورد اشاره برای تولید آن از یک‌سو و حجم کل کربن منتشر شده در جهان از سوی دیگر، سهم بخش آهن و فولاد در انتشار کربن، حدود ۷/۲ درصد (۳/۶ میلیارد تن، به طور مستقیم در فرآیند تولید فولاد و غیر مستقیم ناشی از تامین برق و انرژی برای مصرف در زنجیره فولاد) خواهد بود.
شکل ۲ . روش‌های مختلف تولید فولاد و میزان آلایندگی آنها
اگر بخواهیم درک روشن‌تری از انتشار ۳/۶ میلیارد تن کربن سالیانه داشته باشیم، باید یادآور شویم که تمام جنگل‌های کره زمین در طول یکسال تنها ۷/۵ میلیارد تن دی‌اکسیدکربن را جذب می‌کنند. به عبارت دیگر صنعت فولاد، به تنهایی به اندازه حدود نیمی از ظرفیت جذب کربن سالیانه جهان، کربن منتشر می‌کند.
۲
چه باید کرد؟
از ۳/۶ میلیارد تن انتشار کربن سالیانه در صنعت فولاد، حدود ۲/۶ میلیارد تن آن به طور مستقیم در فرآیندهای تولید و ۱ میلیارد تن آن به طور غیرمستقیم (تامین انرژی و انتقال حرارت) منتشر میشود. برای صنعت فولاد و آلایندگی مستقیم آن، دو سناریو تا سال ۲۰۵۰ قابل تصور است (شکل ۳).
شکل ۳ . دو مسیر برای آلایندگی مستقیم فولاد تا سال ۲۰۵۰
– ادامه روند تولید فولاد با روش‌های فعلی. در این سناریو انتشار مستقیم کربن در صنعت فولاد در سال ۲۰۵۰ در مقایسه با سال ۲۰۱۹، حدود ۷ درصد افزایش می‌یابد.
– تولید فولاد با روش‌های سبزتر و آلایندگی کمتر. در این سناریو انتشار مستقیم کربن در صنعت فولاد در سال ۲۰۵۰ در مقایسه با سال ۲۰۱۹، ۵۰ درصد کاهش می‌یابد.
صنعت فولاد جهان با تمرکز بر سناریوی دوم و با هدف محدود کردن گرمایش زمین به ۱/۵ درجه سانتی‌گراد، دو مسیر را برای نیل به فولاد سبز در پیش گرفته است.
نخست آن که با بهبود کارایی و تولید فولاد بادوام‌تر، تقاضای جهانی فولاد را مهار نماید؛ به ترتیبی که تقاضای فولاد در سال ۲۰۵۰ در مقایسه با شرایط فعلی (حدود ۱۸۷۰ میلیون تن) تنها ۱۰ درصد رشد کند (شکل ۴).
شکل ۴ . چه میزان از تقاضای مصرف جهانی فولاد قابل کاهش است؟
مطابق شکل ۴، هر چند که توسعه زیرساخت‌های حمل‌ونقل برقی و انرژی‌های تجدیدپذیر، تقاضای فولاد را افزایش می‌دهد (بخش سبز روشن نمودار)، ولی راهکارهایی چون بازدهی فرآیند تولید فولاد، بهبود طراحی و ساخت ساختمان‌ها، تولید فولادهای بادوام‌تر و سبک‌تر و محکم‌تر و …، تقاضا را به طور جدی کاهش و به حدود ۲۰۵۰ میلیون تن (در سال ۲۰۵۰) محدود می‌نماید.
علاوه بر سیاست‌های مورد اشاره در شکل ۴، که بیشتر سمت تقاضای فولاد را هدف قرار می‌دهد، در سمت عرضه و تولید فولاد نیز تلاش‌هایی در حال انجام است. همان‌گونه که پیش‌تر نیز عنوان شد، حدود ۷۰ درصد فولاد جهان با روش کوره بلند تولید شده و در این روش برای تولید هر تن فولاد ۲/۲ تن کربن (به طور مستقیم و غیرمستقیم) منتشر میشود. صنعت فولاد جهان با هدف کاهش انتشار کربن در حال تجربه روش‌های نوینی است که در پاره‌ای از آنها انتشار کربن به میزان قابل‌توجهی کاهش یافته و در تعدادی از روش‌های دیگر، انتشار کربن به صفر می‌رسد! این فناوری‌ها به همراه میزان انتشار کربن آنها در کنارنوشت ۱ آورده شده‌اند.
نکته قابل‌توجه در این بین چرایی تمرکز بر روش‌های مورد اشاره با هدف کاهش انتشار کربن است. در پاسخ به این ابهام باید یادآور شد که پیش‌بینی هزینه‌های تولید با تکنولوژی‌های مختلف تا سال ۲۰۵۰ حکایت از آن دارد که هزینه تولید فولاد و آهن‌اسفنجی به کمک هیدروژن (H2-DRI/EAF) در مقایسه با روش متداول امروزی (کوره اکسیژنی) به مراتب کمتر خواهد بود. از اصلی‌ترین دلایل این موضوع می‌توان به افزایش مالیات بر انتشار کربن و همچنین کاهش هزینه تولید برق از منابع تجدیدپذیر و در نتیجه کاهش هزینه برق مورد نیاز برای الکترولیز هیدروژن اشاره کرد.
لازم به یادآوری است که از میان تکنولوژی‌های مورد اشاره برای حذف کربن صنعت فولاد، بسیاری از آنها یا در مرحله پژوهش هستند و یا تجاریسازی آنها توجیه اقتصادی ندارد. اما می‌توان گفت تکنولوژی احیا با استفاده از هیدوژن به عنوان عامل احیا (H2-DRI/EAF) مورد توافق بیشتر مجامع جهانی فولاد قرار گرفته است و در حال حاضر، این فناوری توسط برخی شرکت‌ها در حال بکارگیری و پیاده‌سازی است. به عنوان مثال استارت‌آپ فولاد سبز H2 که به اختصار H2GS نامیده میشود، در سال ۲۰۲۰ با هدف تولید فولاد سبز در مقیاس انبوه در شمال سوئد آغاز به کار نمود. انتظار می‌رود این شرکت بتواند تا سال ۲۰۲۴ به تولید برسد و به تدریج با افزایش ظرفیت تولید تا ۲۰۳۰، سالانه ۵ میلیون تن فولاد سبز تولید کند.
پروژه Hybrit نمونه دیگری است که با همکاری مشترک سه شرکت SSAB، LKAB و Vattenfal در حال پیاده‌سازی تکنولوژی احیا با استفاده از هیدروژن است و می‌خواهد تا سال ۲۰۲۶ دستاوردهایش را در حوزه جایگزینی زغال‌سنگ با هیدروژن معرفی نماید.
۳
معدنکاری سبز
با وجود آنکه مصرف انرژی در معدنکاری و مراحل اولیه زنجیره ارزش فولاد (فرآوری و گندله‌سازی) به مراتب از مراحل پایانی زنجیره کمتر است، اما تلاش‌های جاری برای کاهش انتشار کربن تنها محدود به فولادسازان نبوده و معدنکاران نیز، به دنبال کاهش ردپای کربن خود هستند.
بر اساس برآورد شرکت مشاوره مکنزی، حدود ۲ تا ۳ درصد کربن جهان، ناشی از فعالیت‌های معدنکاری است. برای کاهش این میزان انتشار کربن، ابتدا لازم است مشخص شود کدام فعالیت‌های معدنکاری منجر به تولید کربن بیشتری می‌شوند. برای این منظور و بر اساس مطالعه انجام شده توسط شرکت مکنزی بر روی یک معدن روباز در استرالیا با ظرفیت تولید سالانه ۲۵ میلیون تن سنگ آهن، برآورد شده است ۵۵ درصد از کربن منتشر شده به دلیل استفاده از سوخت مایع فسیلی برای فعالیت‌های بارگیری و حمل‌ونقل است. ۳۷ درصد کربن نیز در فرایندهای خردایش و دانه‌بندی و … تولید میشود (شکل ۵).
شکل ۵ . سهم بخش‌های مختلف معدنکاری در انتشار کربن
با توجه به این نمودار، راهکارهای مختلفی برای کاهش انتشار کربن و دستیابی به معادن بدون کربن تا سال ۲۰۴۰ وجود دارد. برآوردها نشان می‌دهد برای تحقق این مهم، ۱۰۰ تا ۱۳۰ میلیون دلار سرمایه برای یک معدن با ظرفیت تولید سالانه ۲۵ میلیون تن مورد نیاز است که سرمایه هنگفتی است. اما می‌توان اقدام‌های قابل انجام برای کاهش و حذف ردپای کربن بخش معدن را بر اساس دسترسی به تکنولوژی و هزینه و زمان اجرا، به دو گروه «اقدام‌های کوتاه‌مدت» و «اقدام‌های میان‌مدت و بلندمدت» دسته‌بندی کرد.
اقدام‌های کوتاه مدت
بسیاری از راهکارها با توجه به پیشرفت فناوری در آن حوزه، با هزینه و زمانی به نسبت اندک قابل انجام هستند. یکی از این موارد راهگشا که در کوتاه مدت قابل انجام است، توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و استفاده از سوخت‌های پایدار است. برآوردها نشان می‌دهند تنها با همین اقدام، ۶۰ درصد از میزان انتشار معادن کاسته خواهد شد. فارغ از موضوع انتشار کربن، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در سال‌های اخیر، به دلایل زیر مورد استقبال معدنکاران قرار گرفته است.
– استفاده از زمین معادن به عنوان مزارع تجدیدپذیر در پایان دوره بهره‌برداری
– کسب مزیت رقابتی (در مقایسه با رقبا) با تولید محصولات معدنی سبز
– مسئولیت اجتماعی و برق‌رسانی به جوامع محلی نزدیک معدن
– ریسک تامین انرژی از منابع فسیلی و نوسان شدید قیمت سوخت‌های فسیلی
– و مهمتر از همه، کاهش جدی هزینه‌های برق تجدیدپذیر. مطابق شکل ۶ هزینه احداث و بهره‌برداری دوره عمر(۱) مولدهای تجدیدپذیر (سلول‌های خورشیدی و توربین‌های بادی) در مقایسه با نیروگاه‌های فسیلی و هسته‌ای، در سال‌های اخیر به شدت کاهش یافته است.
شکل ۶ . هزینه تامین برق از منابع تجدیدپذیر در مقایسه با منابع فسیلی
همین کاهش جدی در قیمت‌های انرژی‌های تجدیدپذیر است که موجب شده معدنکاران بزرگ جهان اقبال ویژه‌ای نسبت به نصب نیروگاه‌های تجدیدپذیر داشته باشند؛ به ترتیبی که ظرفیت منصوبه سالانه انرژی‌های تجدیدپذیر در بخش معدن در سال‌های اخیر رشد قابل‌توجهی را تجربه نماید (شکل ۷).
شکل ۷ . افزایش اقبال استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در معدنکاری
اقدام‌های میان مدت و بلندمدت
در کنار توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و استفاده از سوخت‌های زیستی و پایدار، موارد زیر نیز می‌توانند با توجه به پیشرفت تکنولوژی در طول دهه آینده، مورد توجه قرار بگیرند. این فناوری‌ها در حال حاضر، چندان مقرون به صرفه نیستند.
¨ ناوگان حمل و نقل برقی. تراک‌های کاملا برقی که به کمک پانتوگراف یا ابزارهای دیگر شارژ می‌شوند.
¨ استفاده از هیدروژن سبز به عنوان سوخت مورد نیاز معدنکاری
¨ استفاده از سوخت ترکیبی (Synthetic fuel) که از ترکیب هیدروژن و مونوکسید کربن جذب شده طی فرایند جذب و ذخیره‌سازی کربن به دست می‌آید.
با این رویکرد بسیاری از معدنکاران بزرگ جهان اهداف جسورانه‌ای را برای کاهش ردپای کربن خود وضع کرده‌اند. به عنوان نمونه، بی‌اچ‌پی و وله در سال ۲۰۲۰، کاهش ۳۰ درصدی کربن خود را تا سال ۲۰۳۰ هدف‌گذاری نموده‌اند. ریوتینتو می‌خواهد در همین بازه زمانی، انتشار کربن خود را ۱۵ درصد کاهش دهد. بدیهی است که تنها با هدف‌گذاری چند شرکت بزرگ، نمی‌توان امیدی به بهبود شرایط داشت و لازم است تمامی فعالان بخش معدن، تا فرصت وجود دارد، برای کربن‌زدایی و آغاز حرکت در مسیر معدن سبز، قدم بردارند.
۴
ما در ایران چه باید بکنیم؟
با استناد به آخرین گزارش پایش طرح جامع فولاد کشور، تولید فولاد در سال ۱۳۹۹ به بیش از ۳۰ میلیون تن رسیده است و مطابق آمار انجمن جهانی فولاد، ایران به عنوان دهمین فولادساز جهان، سهمی حدود ۱/۵ درصدی را از کل تولید فولاد جهان به خود اختصاص داده است. شکل ۸ روند تولید فرآورده‌های زنجیره فولاد در ایران را دوره چهارده ساله منتهی به پایان سال ۱۳۹۹ نشان می‌دهد.
شکل ۸ . روند تولید فراورده‌های زنجیره فولاد در ایران
از سوی دیگر ظرفیت پروژه‌های در دست اجرا، حاکی از آن است که در آینده نزدیک تولید فولاد کشور دست‌کم به ۴۵ میلیون تن خواهد رسید و این حجم تولید فولاد با انتشار بیش از ۶۰ میلیون تن کربن در سال (حدود ۷ درصد کربن کشور) همراه خواهد بود. به زعم ما و با توجه به فرازهای پیشین گزارش، صنعت فولاد کشور باید در بخش فولادسازی و با فرض ارتباط دوستانه‌تر با دنیا، تکنولوژی‌های روز فولاد سبز جهان را کسب کرده و با تجاریسازی آنها به تدریج از انتشار کربن در فرآیندهای تولید فولاد بکاهد.
در بخش معدنکاری و فرآوری نیز با توجه به انرژی محدود مورد نیاز در فرآیند تولید کنسانتره و گندله، دست‌کم بخشی از مصرف برق را می‌توان از منابع تجدیدپذیر تامین نمود. با توجه به محدودیت‌های جدی تامین برق در فصل تابستان (و البته در زمستان در سال‌های اخیر!)، نصب مولدهای خورشیدی (بدون ذخیره‌ساز)، که در حدود ۱۲ ساعت از روزهای تابستان امکان تامین برق از آنها وجود دارد، می‌تواند گزینه مناسبی برای تامین پایدارتر و سبزتر انرژی صنعت فولاد کشور باشد.
با توجه به عدم حساسیت جدی دولت‌مردان نسبت به مقوله محیط زیست از یک‌سو و مشکلات پرتعداد اقتصاد کشور از سوی دیگر در روزهای اخیر، شوربختانه بخش عمده‌ای از مخاطبان این گزارش، پرداختن به چنین موضوعاتی را به احتمال فراوان غیرضروری و شیک و ناکارآمد می‌دانند؛ و گروهی اندک همچون ما، بر این باورند که روندهای کلان مورد اشاره در این گزارش، دیر یا زود شامل حال ما نیز شده و ما محکومیم در کنار رِتق‌وفِتق امور جاری، نیم‌نگاهی نیز به آنها داشته باشیم. ما با داشتن این رویکرد و باورمندی به این که هر حقیقت مکتوبی، روزی مجالی برای اجرا پیدا می‌کند، از کنایه منتقدان‌مان باکی نداشته و بر این باوریم که در مسیر روشنگری‌مان، تنها مکلف به وظیفه‌‌ایم و صدالبته امیدوار به نتیجه.
نسخه کامل گزارش را میتوانید از اینجا دانلود کنید.