پایگاه تحلیلی خبری ایراسین؛ نقل‌قولی فلسفی می‌گوید: «کمال، بزرگ‌ترین دشمن خوب‌بودن است.» یعنی گاهی آن‌قدر مجذوب ایده بی‌نقصی می‌شویم که بهبودهای مؤثری را نادیده می‌گیریم که می‌توانند ما را عملاً به هدف نزدیک کنند. در بحث کربن‌زدایی نیز «کمال» همان دستیابی به حذف کامل کربن (Net Zero) است؛ در حالی که «خوب‌بودن» می‌تواند بهبودهای مرحله‌ای باشد که شاید به نت‌زیرو کامل نرسند، اما مسیر را هموار می‌کنند. نمونه بارز آن در صنعت فولاد، مقاومت نهادهای غیردولتی و برخی سیاست‌های کلان در برابر فناوری‌های CCUS است؛ مقاومتی که موجب شد تعدادی از پیشرفته‌ترین پروژه‌های کربن‌زدایی اروپا درست در آستانه اجرا متوقف شوند.

استدلال اینکه CCUS سوخت‌های فسیلی را مشروع می‌کند، شاید قابل‌درک باشد، اما وقتی به‌جای آن همچنان کوره‌های بلند را با انتشار CO₂اداره می‌کنیم، این استدلال بی‌اساس می‌ماند. البته اروپا همچنان امیدوار است که در نهایت این کوره‌ها با احیای هیدروژنی و ذوب در کوره‌های قوس الکتریکی جایگزین شوند که همه با برق کم‌انتشار تغذیه شوند، اما آیا این اتفاق خواهد افتاد؟ در این فاصله، مدیران دچار دوگانگی می‌شوند، زیرا بهبود فرایند موجود سرمایه‌گذاری سودآور محسوب نمی‌شود؛ چون ممکن است فرایند به‌زودی تعطیل شود.

انجام مطالعات ارزیابی چرخه حیات (LCA) امروزه روش غالب برای ارزیابی تأثیر زیست‌محیطی محصول در حوزه‌هایی مانند پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) و هدررفت منابع است. نتیجه مطالعه LCA کاملاً به انتخاب داده‌های ورودی بستگی دارد. در اعلامیه‌های زیست‌محیطی محصول (EPDs) که برای محصولات منتشر می‌شوند و در قوانین اتحادیه اروپا مانند (CPR) الزامی هستند، از رویکرد حسابداری صنعتی استفاده می‌شود؛ یعنی بررسی تأثیرات واقعی مواد خام، داده‌های فرایند تولید، تأثیرات پیش‌بینی‌شده در مرحله استفاده از محصول، و تخریب و پایان عمر. جایگزین رویکرد حسابداری، روش ارزیابی تبعات است که پاسخ می‌دهد: پیامد کلی استفاده از این منبع برای این محصول چیست؟ هنگام تصمیم‌گیری برای فرایند موجود که تأثیر کمی بر دنیای بیرون دارد، روش حسابداری مناسب است. اما برای تغییرات عمده مانند گذار از تولید مبتنی بر سنگ‌آهن به تولید مبتنی بر قراضه، تأثیر بر عرضه و تقاضای بازار جهانی قراضه به‌قدری زیاد است که باید از روش ارزیابی تبعات استفاده کرد. اروپا در حال حاضر صادرکننده قراضه است. اگر تصمیم بگیرد تعداد زیادی کوره بلند را تعطیل کند و قراضه را مصرف کند، باید هم پیامدهای اجتماعی احتمالی کمبود قراضه را در کشورهایی که قبلاً به آن‌ها صادر می‌کرده در نظر بگیرد و هم تفاوت عملکرد زیست‌محیطی واحدهای تولید آهن را که برای جبران کمبود قراضه وارد می‌شوند با کوره‌های بلندی که تعطیل شده‌اند مقایسه کند. ممکن است بدتر نباشد، اما این سؤال باید پیش از آنکه این گذار را «مسئولانه» و پیشرفت در کاهش تغییرات اقلیمی بدانیم، پرسیده شود.

کنترل انتشارهای محدوده 3: صنایع بالادستی و پایین‌دستی

یک فولادساز می‌تواند با انتخاب تأمین‌کنندگان کم‌انتشار در کوتاه‌مدت و فشار بر همه تأمین‌کنندگان برای کاهش انتشار در بلندمدت، مقدار GWP را پایین بیاورد. در سال‌های اخیر تمرکز بر نشت متان از معادن زغال‌سنگ و استخراج گاز طبیعی بوده است. گفته می‌شود نیمی از نشت‌های گاز طبیعی جهان قابل جلوگیری است درحالی‌که سود بیشتری از افزایش بازده گاز به دست می‌آید. برای زغال‌سنگ ممکن است سخت‌تر باشد، اما فقط استخراج و سوزاندن متان از هوای تهویه معدن، ارزش تأثیر را بهبود می‌بخشد.

در مورد استخراج فلزات، مطالعات روی فروآلیاژها نشان می‌دهد که منبع اصلی انتشار اغلب دیزل مصرفی برای حمل‌ونقل سنگ معدن پیش از فراوری است. برقی‌سازی در بسیاری از معادن مشروط به وجود برق کم‌انتشار راه‌حل اثبات‌شده‌ای است. خواص سنگ معدن نیز برای فراوری مهم است؛ بنابراین معادن مختلف پتانسیل‌های متفاوتی برای کاهش GWP دارند. بااین‌حال، فشار فولادسازان بر معادن و تولیدکنندگان آلیاژ برای کربن‌زدایی برای تحقق تغییرات ضروری است.

در نهایت، بازیافت فولاد به شکلی که ارزش اقتصادی و زیست‌محیطی هر دو آهن و آلیاژها حفظ شود، راهی برای کاهش GWP محصول فراهم می‌کند. برای حفظ ارزش فلز در محصول برای چرخه حیات بعدی، باید کل زنجیره را از طراحی محصول تا تخریب، بازیافت و تولید فولاد و فلز بررسی کنیم. برای مشتری فولاد که محصول تولید می‌کند، این یعنی ارائه اطلاعات چگونگی بازیافت آن و برای فولادساز، یعنی مواجهه با جریان‌های قراضه بسیار پیچیده‌تر و ذوب‌های کوچک‌تر. در میانه، بازیافت‌کننده نیاز به ایجاد شبکه لجستیکی دارد تا محصول اسقاطی درست به بازیافت‌کننده درست و کیفیت قراضه درست به فولادساز درست برسد.

کنترل انتشارهای محدوده 2: تولید برق

وظیفه واضح اینجا کاهش تلفات و بهبود بهره‌وری انرژی در فرایندهای موجود مصرف‌کننده برق است. مواردی که اندازه‌گیری و پیگیری آسان دارند، احتمالاً قبلاً در صدر فهرست کارهای فولادساز قرار دارند. وقتی صحبت از کاهش GWP برق با انتخاب تأمین‌کننده می‌شود، اوضاع در اروپا پیچیده‌تر است. درحالی‌که برخی استانداردهای اروپایی می‌گویند اگر اتصال مستقیم نشان دهید می‌توانید از GWP تأمین‌کننده خاص استفاده کنید (در غیر این صورت میانگین کشوری)، برخی کشورها پیشنهاد می‌کنند میانگین اتحادیه اروپا در کل اتحادیه استفاده شود. در این صورت، ساخت نیروگاه خورشیدی یا بادی خودتان احتمالاً تنها راه برای کاهش GWP است.

در کشوری با GWP بالای برق، تعادل بین مصرف برق و سوخت‌های فسیلی به کار جالبی تبدیل می‌شود. چنین مطالعه‌ای احتمالاً به برنامه‌های تعلیق کوره‌های EAF و نگه‌داری کوره‌های بلند به دلیل بهره‌وری انرژی بالاتر منجر می‌شود. از سوی دیگر،GWP پایین برق مثلاً باعث شده فولادساز سوئدی Ovako، LPG را با هیدروژن در کوره‌های پیش‌گرم جایگزین کند.

کنترل انتشارهای محدوده 1: انتشارهای مستقیم از فرایندها

این همان چیزی است که بحث دهه‌های اخیر بر آن متمرکز بوده: انتشارهای مستقیم از فرایندهای تولید آهن و فولاد. می‌توان آن‌ها را به دو دسته تقسیم کرد: پیاده‌سازی فناوری‌های کاهنده با ریسک، تأثیر و سرعت‌بالا که انتخاب‌های اولیه را هدف قرار می‌دهند و قیمت بیشتری را می‌پذیرند و وظایف گذار با ریسک، تأثیر و سرعت متوسط که انتخاب‌های حساس به قیمت موجود را هدف قرار می‌دهند. ریسک یعنی ریسک فناوری که پروژه به اهداف نرسد؛ تأثیر یعنی اثر کاهنده بر بازارهای مواد خام و سرعت یعنی سرعتی که به هدف نت‌زیرو نزدیک می‌شویم. رادیکال‌ترین راه برای کار با انتشارهای فرایند، اختراع فرایند کاملاً جدید مبتنی بر اصول نو است. مثلاً روش MOE چنین فرایندی است که در آن اکسید آهن مذاب در سلول الکترولیز احیا می‌شود و زنجیره تأمین و محیط تولید کاملاً جدیدی ایجاد می‌کند. احتمالاً به‌عنوان روشی برای آلیاژها و شاید محصولات خاص شروع می‌شود که فرایند مزیت دارد. MOE گاهی به‌عنوان فرایندی دیده می‌شود که می‌تواند مقادیر قابل‌توجهی فولاد نت‌زیرو در دهه‌های آینده تحویل دهد، اما شرط‌بندی پرریسکی است.

در مقابل مفاهیمی که فرایندهای موجود را به شکل رادیکال بازطراحی کرده‌اند تا GWP را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهند، در دهه‌های اخیر توسعه یافته‌اند. برای فرایندهای مصرف‌کننده سوخت فسیلی، استقرار CCUS تنها راه رسیدن به نت‌زیرو است.

مثال اول: روش کوره بلند با بازیافت گاز و جریان CO₂ آماده برای CCS. این در پروژه ULCOS آزمایش شد، اما متأسفانه هرگز در مقیاس کامل طبق برنامه اولیه تست نشد.

مثال دوم: بازطراحی سیستم‌های ریفورم و گرمایش گاز در کارخانه‌های احیا مستقیم با گاز طبیعی.

با حذف مراحل سوزاندن گاز خروجی با هوا، جریان CO₂ مناسب برای CCS به دست می‌آید. جایگزینی گاز طبیعی مخلوطی از CO و H₂ با H₂ خالص که گاز خروجی حاوی H₂ و H₂O تولید می‌کند تغییر رادیکال‌تری است. احیا مستقیم 100درصد هیدروژنی در مقیاس صنعتی در پروژه Hybrit با نتایج خوب روی کیفیت DRI آزمایش شده است. نسخه MIDREX H₂ نیز که قرار است در مقیاس ۲ میلیون تن در سال در کارخانه Stegra در سوئد طی چند سال آینده عملیاتی شود. در نهایت، تولید گاز احیایی از زیست‌توده در پروژه FerroSilva پیشنهاد شده که CO₂ بیوژنیک می‌تواند آنچه کاهنده کربن نامیده می‌شود ایجاد کند.

فرایندهای بازطراحی‌شده بالا در انتخاب ابزار متفاوت‌اند؛ اما همه هدفشان ارائه فرایندی آماده برای استفاده فوری با انتشار نت‌زیرو است. ریسک فنی در این است که هیچ‌کدام در مقیاس کامل تست نشده‌اند و در بسیاری جهات هنوز فقط ایده هستند. همچنین وقتی یک فرایند یا خط اثبات شد می‌توان به‌راحتی آن را خرید و فناوری قدیمی را با فناوری جدید اثبات‌شده با عملکرد بهتر و GWP پایین‌تر جایگزین کرد؛ مثلاً کارخانه‌های احیا مستقیم با گاز طبیعی که جایگزین یا رقیب تأسیسات کوره بلند قدیمی می‌شوند.

در نهایت، این راه عادی توسعه صنعت در طول زمان با تغییرات کوچک و کنترل‌شده است که عملکرد را بهبود می‌بخشد. در مورد کربن‌زدایی، شارژ DRI یا HBI و بیوکک در کوره بلند، افزایش نسبت H₂ در گاز طبیعی در کوره احیا، تزریق بیوکربن در EAF و بهبود کوره‌های پیش‌گرم با جایگزینی سوخت‌های فسیلی با گرمایش الکتریکی یا هیدروژن، همه بهبودهایی هستند که GWP فولاد را کاهش می‌دهند. به‌هرحال، مارک تواین می‌گوید: راز پیشرفت، شروع کردن است و راز شروع کردن، شکستن وظایف پیچیده به کارهای کوچک و قابل مدیریت.

تهیه‌کننده: واحد پژوهش و نوآوری (پژوهشکده فولاد)