تولید فولاد ضد زنگ با کمترین آلودگی زیست محیطی

 

تولید فولاد ضد زنگ و بطور کلی هرنوع فولادی همواره با تولید مقادیر زیادی از CO2 همراه است. گاز دی‌اکسید کربن را به عنوان اصلی‌ترین آلاینده هوا می‌شناسند. این گاز نقش گاز گلخانه‌ای را ایفا می‌کند. امروزه غلظت گاز کربن دی اکسید در جو زمین حدود 445 ppm است که این مقدار قبل از انقلاب صنعتی حدود 280 ppm  بوده است. سالانه میلیون‌ها تن از این گاز به دلیل استفاده از سوخت‌های فسیلی به هوا وارد می‌شود. فرآیند تولید فولاد زنگ نزن نیز یکی از عوامل افزایش مقدار این گاز در اتمسفر زمین است. لذا تولید فولاد ضد زنگ سبز بدون ایجاد گاز CO2 می‌تواند قدمی بزرگ و موثر در حفظ سلامت زمین و محیط زیست باشد. در ادامه با ما همراه باشید تا نوآوری جدی و روش تولید فولاد زنگ نزن سبز را بررسی کنیم.

فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل چیست؟

قبل از پرداختن به بررسی تولید فولاد ضد زنگ، بهتر است مشخصات این نوع فولاد را به اختصار شرح دهیم. فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل از دسته آلیاژهای پایه آهن هستند که در ساختار خود دارای مقادیر زیادی از عناصر آلیاژی هستند. کربن، کروم، نیکل، مولیبدن و … عناصری هستند که ویژگی‌های گوناگون و متعددی به فولاد ضد زنگ می‌بخشند. این آلیاژها در صنایع مختلفی کاربرد دارند. تولید فولاد ضد زنگ همواره با چالش‌هایی روبروست که یکی از مهم‌ترین آن‌ها به حداقل رساندن آلودگی‌های زیست محیطی است. مهم‌ترین آلودگی در فرآیند تولید فولاد زنگ نزن، تولید گاز دی‌اکسید کربن در فرآوری فولاد است. البته نکته مثبت در این زمینه، قابلیت بازیافت 100 درصدی استیل یا فولاد ضدزنگ است. امروزه بیش از 60 درصد استیل مورد مصرف در جهان از طریق بازیافت به چرخه تولید می‌رسد.

بازیافت استیل نقش اساسی در کاهش آلاینده‌ها دارد

تولید فولادهای ضد زنگ

تولید فولاد ضد زنگ برای پیشرفت صنایع بزرگ جهان یک امر ضروری است. فولاد زنگ نزن با خصوصیات ویژه‌ای که دارد، می‌تواند در بسیاری از صنایع نقش‌های کاربردی مهمی ایفا کند. از صنایع ساخت و ساز تا صنایع نفت و گاز و صنایع هوا و فضا، می‌توان شاهد رشد روز افروزن مصرف فولادهای ضد زنگ باشیم. به همین دلیل تولید فولادهای زنگ نزن در جهان، روز به روز در حال توسعه و گسترش است.

در هر مرحله از فرآیند تولید فولاد ضد زنگ، می‌توان ردپایی از تولید گاز CO2 و مصرف مقادیر بسیار زیادی انرژی را مشاهده کرد. جالب است بدانید به ازای تولید هر کیلوگرم فولاد، حدود 2.75 کیلوگرم گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود. و به این ترتیب، در صنعت فولادسازی در جهان سالانه حدود 230 میلیون تن دی‌اکسید کربن تولید می‌گردد که این عدد معادل گاز تولید شده توسط 50 میلیون خودرو در سال است.

در مرحله تولید آهن اسفنجی برای تولید فولاد، از کک به عنوان سوخت کوره بلند استفاده می‌شود. کک سوخت کوره بلند است که انرژی مورد نیاز برای ذوب آهن را فراهم می‌کند. با وجود تولید این حجم از گاز کربن دی‌اکسید در فرآیند تولید فولاد، همچنان استفاده و تولید آن در حال افزایش است. به همین دلیل نیاز است تا راه حلی جدی برای جلوگیری از تولید آلودگی‌های زیست محیطی در تولید فولاد ضد زنگ باشیم.

استنلس استیل با خصوصیات ویژه‌ خود، می‌تواند در بسیاری از صنایع نقش‌های کاربردی مهمی ایفا کند.

برای تولید فولاد ضد زنگ از کوره‌های بلند استفاده می‌شود. این کوره‌ها برای تامین انرژی خود از کک و سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. علاوه بر این گاز کربن دی اکسید، در فرآیند تولید فولاد ضد زنگ، موادی تحت عنوان سرباره، گرد و غبار و فاضلاب تولید می‌شود که خود شامل مقادیر زیادی مواد شیمیایی خطرناک مانند سرب، کادمیوم و جیوه است. در صورت عدم مدیریت پسماند ناشی از تولید فولاد ضد زنگ، این مواد می‌توانند تاثیر بسیار مخربی بر محیط زیست داشته باشند.

با وجود این مشکلات در ساخت فولاد ضد زنگ، برخی از شرکت‌ها و کارخانه‌ها تصمیم به کاهش این آلاینده‌ها گرفتند. هرچند که نمی‌توان میزان تولید آلاینده را به صفر رساند چرا که این اتفاق پدیده‌ای غیر ممکن است. اما می‌توان حجم تولیدات آن‌ها را کاهش داد.

از آنجا که فولادهای ضد زنگ قابلیت بازیافت دارند، می‌توان برای کاهش تولید آلاینده‌ها از بازیافت فولادهای ضد زنگ قراضه استفاده کرد. این کار علاوه بر کاهش میزان آلاینده‌های در مراحل اولیه تولید، باعث کاهش قیمت تمام شده تولید فولاد ضد زنگ نیز می‌شود. اما این اقدام نمی‌تواند باعث کاهش میزان قابل قبول تولید آلاینده‌ها شود.

تولید فولاد ضد زنگ با کمترین ردپای کربن

فولاد سبز چیست؟

فولاد سبز به فولادی گفته می‌شود که در فرآیند تولید آن از سوخت‌های فسیلی استفاده نشود و یا میزان استفاده از آن کمتر باشد. دولت‌ها و سازمان‌های حمایت از محیط زیست به دنبال کاهش ردپای کربن و انتشار آن در اتمسفر زمین هستند. همچنان حدود 75 درصد از فولاد تولید شده در سراسر جهان توسط کوره‌های بلند تولید می‌شوند که سوخت آن‌ها ذغال سنگ است و میزان بسیار زیادی کربن را وارد جو زمین می‌کند.

اهمیت فولاد سبز Green Steel چیست؟

با دانستن این موضوع که حدود 8 درصد از انتشار گاز دی اکسید کربن در جهان ناشی از تولید فولاد است، می‌توان به اهمیت فولاد سبز پی برد. به همین دلیل و تحت فشار اهداف و قوانین زیست محیطی، شرکت‌های تولید کننده فولاد به فکر تولید فولاد سبز افتادند و به دنبال روش‌هایی برای جایگزین کردن سوخت‌های پاک به جای سوخت‌های فسیلی هستند.

نحوه تولید فولاد سبز چگونه است؟

یکی از راه‌های تولید فولاد سبز استفاده از سوخت‌های هیدروژنی است. شرکت‌های بزرگ دنیا مانند میتسوبیشی در حال تحقیقات در زمینه استفاده از این نوع سوخت هستند. طبق گفته میتسوبیشی استفاده از سوخت هیدروژنی می‌تواند تولید کربن دی اکسید را به صفر برساند.

یکی دیگر از راه‌های تولید فولاد سبز و عدم استفاده از سوخت‌های فسیلی، استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی است. امروزه این کوره‌ها کاربرد زیادی در صنعت تولید فولاد پیدا کرده‌اند اما از آنجا که برق مورد نیاز همیشه از انرژی‌های تجدید پذیر تولید نمی‌شوند، نمی‌توان گفت که کاملا عاری از کربن دی اکسید هستند.

برای تولید فولاد سبز با استفاده از سوخت‌های هیدروژنی باید در نظر داشت که هزینه آن بسیار زیاد است. برای تولید و استفاده از این سوخت باید میلیاردها دلار سرمایه گذاری کرد. بزرگترین تولید کننده فولاد در اروپا گفته است که کربن زدایی از فرایند تولید فولاد طبق اهدافی تعیین شده، می‌تواند تا حدود 40 میلیارد دلار هزینه در بر داشته باشد.

برترین تولید کنندگان فولاد سبز در جهان؟

فولاد سبز یکی از محصولات جدیدی است که همچنان در حال پیشرفت است و البته برخی از کشور‌ها هنوز توان تولید آن را ندارند. به همین دلیل نیز تعداد تولید کنندگان فولاد سبز در جهان بسیار کم است. شرکت SSAB AB که یک شرکت سوئدی است، شرکت اتوکامپو (Outokumpu)، شرکت آرسلور میتال Arcelor mittal و شرکت بائو چین (China Baowu Steel Group Corp) از جمله بزرگترین تولید کنندگان فولاد سبز در جهان هستند.

تولید فولاد ضد زنگ سبز

همانطور که گفتیم برخی از شرکت‌ها و کارخانه در حال جایگزینی روش تولید فولاد زنگ نزن سبز با روش سنتی هستند. یکی از این شرکت‌ها Outokumpu است. این شرکت توانسته است میزان تولید دی‌اکسید کربن را طی سال‌های 2016 تا 2023 حدود 42 درصد کاهش دهد.

شرکت Outokumpu ادعا می‌کند می‌تواند فولاد سبز را در حجم قابل توجه و زیادی تولید کند و به بازار ارائه دهد. این شرکت نوعی از استیل تحت نام Circle Green را به بازار عرضه می‌کند. برای تولید فولاد ضد زنگ از کوره‌های قوس الکتریکی جهت ذوب آهن استفاده می‌کنند. همچنین برای تامین انرژی لازم برای تولید فولاد ضد زنگ از بیو کک استفاده می‌کنند که حجم قابل توجهی از تولید گاز کربن دی اکسید را کم می‌کند. این شرکت در طی تمام زنجیره تولید از منابع انرژی غیر از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کند و برای رسیدن به راندمان بالا کنترل و نظارت دقیقی بر فرآیند تولید فولاد زنگ نزن دارند.

فولاد زنگ نزن Circle Green حدود 92 درصد کمتر از میانگین جهانی، گاز CO2 تولید می‌کند که این عدد بسیار قابل توجه می‌باشد. کاهش انتشار بی سابقه آلودگی زیست محیطی، با بهبود تمام مراحل تولید فولاد ضد زنگ به دست آمده است. بهینه سازی مراحل تولید و استفاده از بیوگاز، بیودیزل، بیوکک و الکتریسته توانسته است که 95 درصد از کاهش گاز CO2 را شامل شود.

فولاد زنگ نزن Circle Green حدود 92 درصد کمتر از میانگین جهانی، گاز CO2 تولید می‌کند

مزایا و فواید استفاده از فولاد سبز

مهم‌ترین مزیت و فایده استفاده از استیل سبز کاهش آلودگی محیط زیست است. به طور کلی مزایای استفاده از فولاد سبز شامل موارد زیر است:

• کاهش تولید گاز کربن دی اکسید
• استفاده از سوخت‌های تجدید پذیر
• افزایش تولید اکسیژن با استفاده از سوخت‌های هیدروژنی

تفاوت فولاد سبز با فولاد سنتی

می‌توان گفت فولاد سبز و فولاد سنتی هردو از نظر فنی، دارای ویژگی‌های یکسانی هستند و تفاوت اصلی آن‌ها در روش تولید آن‌هاست. این دو فولاد از نظر ساختار، مقاومت، استحکام و تمام ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کاملا مشابه یکدیگر هستند. تنها نقطه تفاوت آن‌ها عدم تولید گاز دی اکسید کربن در چرخه تولید فولاد سبز است.

کاربردهای فولاد سبز

به طور کلی می‌توان گفت فولاد سبز می‌تواند در تمامی کاربری‌های فولاد ضد زنگ استفاده شود. در ادامه به بررسی برخی از کاربردهای آن می‌پردازیم:

• معماری و ساخت و ساز
• حمل و نقل
• استفاده در تولیدات لوازم خانگی
• استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

سخن آخر

تولید فولاد ضد زنگ به روش سبز می‌تواند در راستای اهداف زیست محیطی جهانی، تحولی بزرگ در صنعت فولاد سازی دنیا ایجاد کند. چرا که تولید فولادهای زنگ نزن به روش سنتی، حجم زیادی از گاز کربن دی اکسید را وارد اتمسفر زمین می‌کند. از آنجا که تولید فولاد ضد زنگ روز به روز در حال افزایش و گسترش است باید برای جلوگیری از تولید این حجم از آلودگی برنامه ریزی‌های بلند مدت انجام شود. شرکت Outokumpu توانسته است با کاهش میزان تولید کربن دی اکسید در فرآیند تولید فولاد زنگ نزن، در راستای دستیابی به این هدف گامی بزرگ بردارد.