به اهتمام واحد تحقیق و توسعه – مهندس ماندانا رضائی
ما در ایران از شیوه های مبتنی بر گاز طبیعی و الکتریسیته محصولات فولادی را تهیه می کنیم. در نگرش فولاد سبز در چند راستا گام بر میدارد. کاهش مصرف انرژی های فسیلی و جایگزینی انرژی های تجدیدپذیر چون خورشید، باد، بیومس، زمین گرمایی، انرژی آبی، جایگزین کردن هیدروژن در فرآیندها، بازیافت مواد اولیه و استفاده از کانسارهای با عیار پایین، هوشمندسازی و دیجیتال سازی به منظور بهبود پایش و عملکردها و بهبود دوره های تعمیر و نگهداری به منظور افزایش بهره وری
محدودیت ها: مانور اصلی استفاده از هیدروژن در فرآیندهاست اما هیدروژن ماده ای پر چالش برای تولید، ذخیره و استفاده است. روشهای تولید آن هزینه بر و متکی بر آب و برق است و ذخیره سازی آن پر چالش است.
در این مقاله به واکاوی پدیده فولاد سبز در مسیر توسعه صنعت فولاد پرداخته ایم.
بازار محیط زیست در صنایع فولاد نزدیک به یک دهه است که تپنده تر شده است. ذی نفعان متعدد صنایع با ارزش افزوده بالا همچون فولاد سازان و دولتمردان و معدن داران را به سمت رعایت چهارچوب های زیست محیطی سوق داده است. پایش های بر خط دودکش های تخلیه دود و گاز، غبارگیرهای عریض و طویل در خطوط تولید، سیستم های با چرخه بسته آب، پلنت های عظیم تصفیه آب و پساب و خشک اندازی لجن های صنعتیتا دفع بهداشتی پسماندهای خشک و تر و بازیابی لجن های فرآیندی موضوعاتی هستند که هزینه های قابل توجهی را به پروژه ها تحمیل کرده و میکنند و مرحله به مرحله تا عمق پلنت های صنعتی پیش رفته اند تا امروز بخشی اصلی و یا حیاتی تبدیل شده اند.
تا امروز که الزامات ثانویه و بخشنامه های اولیه کمی سخت گیرانه تر شده و با نیروهای پویش های جهانی از سوی دوست داران محیط زیست بلکه بدلیل اهمیت شرایط کره زمین به واسطه تغییرات اقلیمی و گرم شدن جهانی روز به روز پررنگ تر می شود.
زمانی محتوای آب پنهان در محصولات صنایع اهمیت داشت و امروز ردپای کربن و تمایل به کاهش میزان انتشارات گازهای گلخانه ای و دی اکسید کربن در چرخه تولید و حیات مواد تا پایان عمر مفید محصول اهمیت یافته است.
چرخه فولاد سبز دیگر به گوش ما غریبه نیست و همه می دانیک روش های مبتنی بر کوره قوس الکتریکی به عنوان مزیتی برای کشور ما در مقایسه با کشورهای با تکنولوژی فولاد سازی بر مبنای کک می باشد. این امر را مرهون نسل اول مهندسان تصمیم ساز کشورمان و البته پتانسیل های انرژی بر مبنای گاز طبیعی هستیم. از این منظر فولاد سبز محصولات ما را دارای مزیت نسبی در بازار رقابت برای اخذ گواهینامه های ردپای کربنی نموده است.
اما تامین انرژی بر اساس روش های تجدیدپذیر و پایدار چون باد، خورشید، زمین گرمایی، بیوگاز، آب و هسته ای نیز در گام بعدی مطرح می باشد. اصلی ترین مورد در فولاد سبز که در کشور ما دور از دسترس هم نیست سوق دادن شاه راه های تامین انرژی صنایع به سمت انرژی های تجدید پذیر است. خوش بختانه موقعیت توپوگرافی و مرفولوژی و جغرافیایی کشورمان تنوع زیست بوم برای بهره برداری از انواع انرژی های تجدید پذیر را فراهم نموده است. امروز دیگر اتکا به ذخایر نفت و گاز نیست که می تواند ما را به قدرت تامین انرژی بدل کند، بلکه تعداد روزهای آفتابی در سال و پتانسیل جذب انرژی خورشیدی در طول روزهای سرد سال با دوره های تابش طولانی و زاویه مناسب ان در طول روز مزیتی قابل توجه و سرمایه گذاری نسبت به کشورهای با دوره بارش طولانی بدل شده است. از سوی دیگر پتانسیل وزش باد در در بیابان ها و دشت های کشورمان و صد البته نواحی ساحلی شمالی و جنوبی یک چشم انداز روشن برای توسعه نیروگاه های بادی به حساب می آید. در کنار آن مقوله انرژی های مبتنی بر حرکت طبیعی امواج ساحلی و فراساحلی در مجاورت دریای خزر، خلیج فارس و دریای عمان از موضوعات قابل تأمل و سرمایه گذاری برای توسعه تنوع چرخه تولید انرژی در کشور به شمار می رود.
انرژی های تجدیدپذیر هرچند پایایی کافی در سیکل کامل تامین انرژی در کل شبانه روز یا کل روزهای سال را ندارند اما در کنار هم می توانند پشتوانه ای مناسب برای تامین انرژی در روزهای گلوگاه صنعت در دوره های پر فشار شبکه در پیک گرما و سرما باشند تا چرخه صنعت بدون توقف یا کاهش ظرفیت به عملکرد خود در طول سال ادامه دهد. هر چند زمینه هایی چون انرژی زمین گرمایی یا بیوگاز در کشور ما کم رنگ تر است اما آن هم دور از دسترس نیست.
گام بعد از تغییر نوع انرژی، چرخه مواد است که در فولاد سبز هم از حیث تنوع خوراک های آهنی و هم به لحاظ بازیابی کوه های باطله و انباشته های سرباره و لجن ها و غبارهای صنعتی اهمیت می یابد. علاوه بر فولادسازی بر مبنای بار قراضه که کمترین ردپای کربنی را دارد؛ تلاش همه جانبه برای استفاده از سنگ آهن کم عیار و بازیافت باطله های دیروز به عنوان سرمایه های امروز و فردا در چرخه های فولاد و صنایع معدنی وابسته اهمیت غیر قابل انکاری دارد. روش های متمرکز بر منعطف نمودن فرآیندهای عملیاتی گندله سازی و احیا و فرآوری کنسانتره در حال بررسی و توسعه هستند تا این مسیر را هموارتر نمایند. کوره های با بستر سیال، فرآوری های فیزیکی و مغناطیسی به منظور پر عیار سازی زبره و نرمه مگنتیتی و هماتیتی و روش های سیکل پیوسته عملیاتی فرآوری، گندله سازی و احیا از این دست می باشد. موضوع مهم دیگر در بازیافت مواد تمرکز بر فلزات خاص و نیمه رساناها در ابزارآلات فرسوده و خارج شده از چرخه حیات است که پتانسیل بالایی برای بازیافت مواد دارد. همچنین بازیابی سرباره و روش های متنوع خنک نمودن آن برای تبدیل شدن به محصولی پر کاربرد در صنایع سیمان، راه سازی، عایق های صنعتی و … نیز روز به روز در حال پیش رفت می باشد.
توجه به جایگزینی تامین مواد و انرژی از یک سو و توجه به بهینه سازی مصرف انرژی از سوی دیگر در کاهش ردپای کربنی محلی از اعراب دارد. اینجاست که اهمیت هات شارژ محصول در چرخه فولادسازی پر رنگ تر می شود. چه را که هم خطوط حمل و نقل و انتقال مواد را بهینه می کند و هم هزینه های پیش گرم و سالن ها یا مسیرهای خنک کاری را کاهش می دهد. تکنولوژی های شارژ گرم از گندله تا آهن اسفنجی، مذاب و اسلب با استراتژی های جانمایی پلنت ها و مطالعات پایه رابطه تنگاتنگی دارد. چه بسا فولاد سازان تمایل به انتقال به سمت سیستم های شارژ گرم دارند اما محدودیتهای فضای کار دست و پای آنها را بسته است. اهمیت این موضوع در طرح های توسعه و پروژه های جدید بسیار درخشان می باشد.
فولاد سبز علاوه بر تمرکز به تغییر اتکا بر انرژی های فسیلی برای توان مورد نیاز صنعت فولاد تمرکز دارند به ارتقای گازهای فرآیندی نیز توجه کرده است. گازهای طبیعی و هیدروکربنی در فرآیند کوره بلند و احیای مستقیم نقش عامل احیایی را ایفا نموده و محصول آن اکسیدهای کربنی بخصوص دی اکسید کربن است . این موضوع با تغییر گاز احیایی به گاز هیدروژن با پتانسیل های شگفت انگیز آن و تولید بخار آب در فرآیند تولید اهمیت به سزایی در کاهش ردپای کربنی محصولات فولادی دارد. هرچند بخار آب نیز یکی از گازهای گلخانه ای می باشد و باعث افزایش تولید آب فرآیندی می شود، نقاط مثبت آن پر رنگ تر بوده و برای پروژه های جدید و پلنت های در حال بهره برداری یک موضوع جذاب می باشد. این موضوع نه به عنوان کمکی به محیط زیست بلکه الزامی حیاتی برای تغییر سرنوشت زمین و موجودات زنده است.
هرچند نحوه تأمین هیدروژن و انتقال و ذخیر سازی آن هنوز در مراحل توسعه و تعدیل هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری است. اما با سرعت در حال پیشرفت بوده و با تمرکز جامعه فولادسازان در کل دنیا نوید هزینه های معنادار و قابل تحمل در ارزش های افزوده چرخه فولاد را می دهد. علاوه بر آن حل بحران ذخایر هیدروکربنی بخصوص گاز طبیعی در کشور با این موضوع گره خورده است. چراکه چرخه فولاد سازی بعد از مواد معدنی در کشور ما به گاز طبیعی وابسته است و مدیران تصمیم سازان با تمرکز بر این مقوله می توانند آینده استراتژیک محصولات فولادی کشور را روشن تر رقم رنند. اتکا به پتانسیل هیدروژن های آبی و خاکستری تا دستیابی به زیرساختهای هیدروژن سبز که بر انرژی های تجدید پذیر و آب بنا شده است، جرقه مناسبی برای به جلوانداختن فرآیندهای هیدروژن محور می باشد. با توجه به تمرکز مدول های احیای مستقیم در کشور و تخصص و تجربه بدست آمده در بهره برداری و اجرای این پلنت ها میتوان با اتکا بر این سرمایه بالقوه و سرمایه گذاری در امر تحقیق و توسعه در این راستا گام های موثری در مسیر رقابتی با دیگر فولادسازان دنیا برداشت.
گام های موثر فولاد سبز محدود به انرژی و مواد در چرخه تولید نیست. بلکه افزایش و بهره وری عملکرد با ساخت و ساز پایدار صنعتی در زمینه سازه و معماری تا زمان های مناسب و به موقع تعمیرو نگهداری و اموزش و به روز رسانی بدنه نیروی انسانی و پیاده سازی سیستم های استاندارد سازی و مدیریت یکپارچه در مهندسی و ساخت و بهره برداری پروژه ها بسیار پر اهمیت است. امروزه مدلسازی سه بعدی در حین طراحی، شبیه سازی فرآیند ها در حین اجرا، استفاده از سیستم های هوشمند در لجستیک و پایش های دیجیتال شده در چرخه های کاری در بستر اطلاعات عظیم، پیچیده و چندبعدی در تداوم و بهبود عملکرد صنعت فولاد بسیار قابل توجه هستند. تمامی این کلیدواژه های ضروری نقش بسزایی در کاهش ردپای کربنی و چابک سازی سیستم های صنعتی بخصوص فولادسازی دارد که در کشور ما روبه سی سالگی می رود. رویکرد مناسب تیم های بهره برداری و مدیران توسعه میتواند پیشران موثری برای پویایی و بهبود بدنه صنعت باشد.
فولاد سازی سبز یک عبارت نوظهور و یا پسوندی پر تمطراق برای خبرسازی و یا ایجاد محدودیت های زیست محیطی نیست. بلکه بستری برای توسعه پایدار و پوست اندازی و تحول چرخه های صنعت فولاد به سمت توانمندسازی برای استفاده بهینه از پتانسیل های طبیعی کشور، انرژی، مواد و البته نیروی انسانی است تا همگام با ثبت رکورد های بیشینه تولید محصول تأثیرات مخرب سودآوری و ارزش افزوده را برای نسل فردا، نوع بشر و زیست بوم حساس و شکننده خود کم کنیم.
