چگونه صنعت فولاد به صنعت کم‌کربن تبدیل می‌شود؟
پریسا عرفانی*
صنعت فولاد، قلب تپنده توسعه، سنگین‌ترین ردپای کربنی را در میان تمام صنایع جهان برجای می‌گذارد. طبق داده‌های آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، بقای این غول صنعتی و مهار آلایندگی آن تنها از مسیر فولاد سبز می‌گذرد.
اگر صنعت فولاد را قلب تپنده دنیای مدرن بدانیم، ادعایی به دور از واقعیت نداشته‌ایم. از پل‌های عظیم و آسمان‌خراش‌های سر‌به‌فلک‌کشیده تا ریل‌های قطار و ساختار شهرهای پیشرفته، همگی قوام خود را وامدار این فلز جان‌سخت هستند. این صنعت حیاتی، روی دیگری هم دارد. فولاد در حال حاضر صامت‌ترین و درعین‌حال سنگین‌ترین قدم‌ها را در آلوده‌سازی جو زمین برمی‌دارد و بزرگ‌ترین نقش را در انتشار آلاینده‌های کربنی در میان تمام صنایع جهان دارد. براساس روایت و داده‌های آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، بقای زمین و تداوم توسعه صنعتی تنها از مسیر گذار حتمی به‌سوی فولاد سبز می‌گذرد. این گذار بزرگ، داستان یک سفر دومرحله‌ای است. در مرحله نخست، صنعت باید یاد بگیرد با مدیریت تقاضا، بازیافت حداکثری و افزایش کارایی مواد، قطره‌قطره از هدررفت انرژی و کربن جلوگیری کند. مرحله دوم، یک انقلاب تکنولوژیک تمام‌عیار است. جایی که سوخت‌های سنگین و سنتی فسیلی جای خود را به هیدروژن سبز می‌دهند تا مشعل کوره‌های فولادسازی، بدون دود و آلایندگی روشن بماند.
وابستگی شدید
برای درک عمق بحرانی که با آن مواجه هستیم، کافی است به جاده‌های جهان نگاهی بیندازیم؛ جایی که میلیون‌ها کامیون، تریلی و خودرو باری، روز و شب در حال حرکت‌اند و دود تولید می‌کنند. اما آلودگی حاصل از تمام این ناوگان عظیم جاده‌ای، به پای ردپای کربنیِ صنعت فولاد نمی‌رسد. بخش آهن و فولاد جهان در سال ۲۰۱۹ حدود ۶/۲ میلیارد تن دی‌اکسید کربن را به‌طور مستقیم منتشر کرد؛ رقمی که نشان‌دهنده سهم قابل توجه این صنعت در انتشار جهانی کربن است (داده‌های انجمن جهانی فولاد برای سال ۲۰۲۴ شدت انتشار مستقیم را حدود ۹۲/۱ تن دی‌اکسید کربن به ازای هر تن فولاد خام گزارش می‌کند). بخش آهن و فولاد در همان بازه زمانی (۲۰۱۹) حدود هشت درصد از کل مصرف نهایی انرژی جهان را به خود اختصاص داده و نزدیک به سه‌چهارم انرژی مورد نیاز آن از زغال‌سنگ تامین شده است. زغال‌سنگ در کوره هم مثل سوخت برای تولید حرارت بالا عمل می‌کند و اکسیژن را از سنگ‌آهن جدا می‌کند، اما تاوان این روش سنتی سنگین است.
مدیریت منابع
سریع‌ترین، ارزان‌ترین و ملموس‌ترین قدم برای نجات زمین از دود کوره‌های فولاد، به میان کشیدن پای بازیافت و مدیریت هوشمندانه منابع است. براساس نقشه راه فناوری آهن و فولاد آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، حدود ۷۰ درصد از ورودی فلزی تولید فولاد جهان از آهن اولیه حاصل از سنگ‌آهن و حدود ۳۰ درصد از قراضه فولادی بازیافتی تامین می‌شود. تولید فولاد از قراضه‌های بازیافتی در کوره‌های قوس الکتریکی، به حدود یک‌هشتم انرژی موردنیاز تولید فولاد از سنگ‌آهن نیاز دارد. هرچند نرخ بازیافت قراضه در جهان بسیار بالاست، اما اشتهای بازار و سرعت رشد تقاضای جوامع مدرن آن‌قدر زیاد است که حجم قراضه‌های به‌جامانده از گذشته به‌تنهایی پاسخگوی نیاز فردا نیست. بااین‌حال، نباید مقوله مدیریت مصرف را دست‌کم گرفت. اگر استراتژی‌های هوشمندانه کارایی مواد مانند کاهش پرت مصالح در ساخت‌وساز، طراحی سبک‌تر و بهینه‌تر سازه‌ها و افزایش طول عمر زیرساخت‌ها به‌کار گرفته شوند، دو اتفاق بزرگ رخ می‌دهد: نخست اینکه، تقاضای جهانی برای فولاد تا سال ۲۰۵۰ حدود ۲۰ درصد کاهش می‌یابد. دوم اینکه، سهم ۴۰درصدی مربوط به کاهش تجمعی انتشار آلایندگی در یک سناریوی مشخص محقق می‌شود.
جایگزین نهایی
ازآنجاکه قراضه به‌تنهایی جوابگوی نیاز روزافزون جهان به فولاد نیست، چاره اصلی را باید در تغییر روش تولید اولیه پیدا کرد. یعنی استفاده از فناوری احیای مستقیم با هیدروژن که بزرگ‌ترین تحول در این صنعت محسوب می‌شود. تصور کنید به‌جای دود سیاه و خفه‌کننده کک و زغال‌سنگ، تنها چیزی که از دودکش کوره‌های عظیم فولادسازی خارج می‌شود، بخار آب زلال باشد! این رویایی است که هیدروژن سبز آن را به حقیقت تبدیل می‌کند. در این روش پیشرو، گاز هیدروژن خالص جایگزین کربنِ ناشی از سوخت‌های فسیلی می‌شود. وقتی هیدروژن وارد کوره شده و اکسیژن را از دل سنگ‌آهن بیرون می‌کشد، تنها محصول جانبی این واکنش شیمیایی بخار آب است. آهن اسفنجیِ پاکی که از این فرآیند به‌دست می‌آید، سپس راهی کوره‌های قوس الکتریکی می‌شود تا با انرژی حاصل از خورشید و باد ذوب‌شده به فولاد نهایی تبدیل شود. در این شرایط یک معجزه محیط‌زیستی اتفاق می‌افتد که اگر برق و هیدروژن موردنیاز این فرآیند از منابع تجدیدپذیر تامین شود، آلایندگی این صنعت تقریباً به‌طور معنادار و زیادی از بین می‌رود.
موانع تولید
یکی از موانع اصلی توسعه فولاد سبز، هزینه بالاتر تولید آن در مقایسه با روش‌های متعارف است. برآورد بلومبرگ‌ان‌ای‌اف در سال ۲۰۲۴ نشان می‌داد که تولید فولاد با هیدروژن سبز در اروپا می‌تواند ۲۰ تا ۶۰ درصد گران‌تر از فولاد متعارف مبتنی‌بر گاز طبیعی باشد. یکی از موانع دیگر کربن‌زدایی صنعت فولاد، عمر طولانی تاسیسات مبتنی‌بر زغال‌سنگ است. براساس گزارش سال ۲۰۲۰ آژانس بین‌المللی انرژی، میانگین سن کوره‌های بلند جهان در آن زمان حدود ۱۳ سال بود؛ درحالی‌که عمر متعارف آنها به حدود ۴۰ سال می‌رسید. در این میان، سیاست‌های قیمت‌گذاری کربن و سازوکار تعدیل مرزی کربن اتحادیه اروپا (CBAM) هم می‌توانند به‌تدریج معادله اقتصادی صنعت فولاد را تغییر دهند.
چشم‌انداز ۲۰۵۰
براساس سناریوی مبنای آژانس بین‌المللی انرژی در سال ۲۰۲۰، تقاضای جهانی فولاد تا سال ۲۰۵۰ بیش از یک‌سوم افزایش می‌یابد. در صورت تداوم الگوی تولید موجود و اجرا نشدن اقدام‌های موثر برای کاهش انتشار، آلایندگی سالانه صنعت آهن و فولاد نیز می‌تواند به حدود ۷/۲ میلیارد تن دی‌اکسید کربن برسد؛ رقمی حدود هفت درصد بیشتر از سطح سال ۲۰۱۹. این برآورد نشان می‌دهد که رشد تقاضا، بدون تغییر فناوری و افزایش بهره‌وری مواد، می‌تواند تلاش‌های اقلیمی صنعت فولاد را با چالش جدی مواجه کند. بنابراین برای حرکت به‌سوی تولید پایدار فولاد، جهان باید هم شدت انتشار کربن را کاهش دهد و هم فناوری‌های کم‌انتشار را گسترش دهد. به همین دلیل رسیدن به فولاد سبز ناممکن نیست، اما دو شرط اصلی دارد. در کوتاه‌مدت، مصرف منابع را هوشمندانه مدیریت کنیم و بازیافت قراضه را افزایش دهیم و در بلندمدت، بر تولید هیدروژن سبز و انرژی‌های تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری کنیم.
* روزنامه‌نگار