حلول إزالة الكربون من الصلب.. إنتاج الفولاذ الأخضر يتطلب حلولاً متعددة.. تجارب عالمية

يجب تجربة تقنيات إزالة الكربون المتعددة من أجل صناعة الصلب، وهي واحدة من أكثر الصناعات كثافة في الكربون في العالم، حيث لا يوجد حل “رصاصة فضية” يتماشى مع طموحات المناخ العالمي، وفقًا لماكينزي.

قال خبراء في شركة استشارات الأعمال الدولية، إن التقنيات، بما في ذلك التقاط ثاني أكسيد الكربون وتخزينه، والطرق الموفرة للطاقة لتقليل خام الحديد إلى حديد معدني، يتم تجربتها.

وكتبوا في تقرير نُشر في أبريل: “من المهم أن نلاحظ أنه لا توجد حتى الآن تقنية يمكن أن تكون” رصاصة فضية “لإزالة الكربون، وسط توافر محدود من الخردة وخام الحديد عالي الجودة”، “في ظل هذه الظروف، يعد النظر بعناية في الخيارات الاستراتيجية والتوقيت أمرًا أساسيًا”.

تجربة الصين

في الصين، يقوم مصنعو الصلب بتجربة تقنيات الصلب الأخضر بما في ذلك احتجاز الكربون، وقعت شركة BHP الأسترالية العملاقة لتعدين خام الحديد اتفاقية في أواخر مارس لتجربة تكنولوجيا التقاط الكربون واستخدامه مع HBIS Group ، سابع أكبر شركة لصناعة الصلب في العالم ومقرها في مقاطعة خبي جنوب غرب بكين.

يتضمن ذلك اختبار تقنية تستخدم المعادن غير المرغوب فيها من عمليات الصهر لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى معدن صلب ، بالإضافة إلى عملية بيولوجية لتحويل غاز الدفيئة إلى بروتين.

لتتماشى مع طموح اتفاقية باريس لاحتواء الاحتباس الحراري في حدود 1.5 درجة مئوية بحلول عام 2100 ، يجب أن تنخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية بنسبة 43% بحلول عام 2030 من مستوى عام 2019 وفقًا لعلماء الأمم المتحدة.

ساهمت الشركات الصينية بأكثر من 60 % من إجمالي انبعاثات الكربون في العالم من إنتاج الحديد والصلب، كما أنها مسؤولة عن 15 % من إجمالي انبعاثات الكربون في الصين، مما يجعل هذا الإنتاج ثاني أكبر ملوث في البلاد بعد توليد الطاقة بنسبة 40 %.

في العام الماضي، حددت بكين هدفًا لصناعة الصلب في الصين للوصول إلى ذروة انبعاثات الكربون قبل عام 2030 – بعد خمس سنوات من الهدف الذي طرحته جمعية الحديد والصلب الصينية في أواخر عام 2021.

لتحقيق هذا الهدف، حددت بكين هدفًا لزيادة الإنتاج من أفران القوس الكهربائي الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة لتشكل أكثر من 15 % من إجمالي إنتاجها من الصلب الخام بحلول عام 2025، ارتفاعًا من 10 % في عام 2020.

حلول إزالة الكربون من الصلب

تمثل عملية أفران الأكسجين الأساسية الدعامة الأساسية لما يقرب من 90 % من قدرة الصناعة المحلية.

على الصعيد العالمي، يشكل حوالي ثلثي إنتاج الصلب العالمي، يليه إنتاج أفران القوس الكهربائي بنسبة 28%، وطريقة التخفيض المباشر بنسبة 5 %، وفقًا لمطور حلول إزالة الكربون من الصلب في الولايات المتحدة، بوسطن ميتال.

تمزج عملية الأكسجين الأساسية 25 إلى 30 % من نفايات الصلب مع الحديد المصهور في فرن الصهر.

على النقيض من ذلك، تستخدم عملية القوس الكهربائي فعليًا نفايات الصلب بنسبة 100 % لصنع فولاذ جديد بالكهرباء، هذه عملية صديقة للبيئة أكثر من عملية الأكسجين الأساسية، والتي تتطلب عملية تلبيد كثيفة الطاقة وانبعاثات الكربون لإعداد خام الحديد لاستخدامه في أفران الصهر.

يعد الإمداد المحلي غير الكافي لخردة الصلب عاملاً مقيدًا رئيسيًا لتحويل الصين إلى طريقة القوس الكهربائي.

البديل الصديق للبيئة هو طريقة التخفيض المباشر، يتضمن ذلك استخدام أول أكسيد الكربون والهيدروجين لإزالة الأكسجين من خام الحديد في الحالة الصلبة في فرن القوس الكهربائي، دون صهره كما هو الحال في فرن الانفجار، حاليًا ، يتم إنتاج الهيدروجين بشكل أساسي من الغاز الطبيعي.

يمتلك الاختزال المباشر بالهيدروجين بصمة 0.5 مليون طن فقط من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الفولاذ الخام المنتج، أي ربع الفولاذ المصنوع عن طريق أفران الصهر، وفقًا لتقرير S&P Platts Commodity Insights.

قال مستشارو McKinsey: “إن الإمداد المتزايد من الحديد المختزل المباشر والخردة المتقادمة سيحل محل المعدن الساخن أو الحديد الخام كثيف الكربون من الأفران العالية”.

تقنية التحليل الكهربائي

تقنية أخرى ناشئة هي التحليل الكهربائي، تسعى Boston Metal إلى تسويق عملية حاصلة على براءة اختراع بحلول عام 2026 تستخدم الكهرباء المتجددة لتحويل خام الحديد بجميع درجاته إلى صلب.

وقد ثبت أن هذه التقنية تعمل على تكسير خام الحديد في خلية التحليل الكهربائي بحجم حافلة مدرسية يتم تسخينها إلى 1600 درجة مئوية، لإطلاق الحديد السائل والأكسجين فقط، توسيع نطاق العمليات بطريقة تنافسية من حيث التكلفة هو التحدي.

في يناير، أغلقت Boston Metal حملة لجمع التبرعات من السلسلة C بقيمة 120 مليون دولار أمريكي بقيادة شركة الصلب العملاقة ArcelorMittal ومقرها لوكسمبورغ ، لتمويل توسيع نطاق مصنعها التجريبي في البرازيل.

تابعنا على تطبيق نبض