كيف تحقق صناعة الصلب الوصول إلى “الفولاذ الأخضر” وخفض الانبعاثات؟ إعادة تدوير الخردة لا يكفي

صناعة الصلب تنتج 7% من انبعاثات الغازات الدفيئة على مستوى العالم ـ 3,5 مليار طن سنوياً ـ أغلبها من الحديد، الذي يشكل المدخل الرئيسي لصناعة الصلب (70% من إنتاج الصلب).

أما نسبة الـ 30% الأخرى من إنتاج الصلب العالمي فتأتي من أفران القوس الكهربائي التي تستخدم خردة الفولاذ كمدخل.

مع ارتفاع الطلب على الصلب بنسبة تصل إلى 30% بحلول عام 2050، وفقًا لشراكة المهمة المحتملة، يجب أن تستمر الصناعة في إنتاج الفولاذ الأولي لأن إعادة تدوير خردة الفولاذ وحدها لا يمكنها تلبية هذا الطلب.

ومع ذلك، بحلول عام 2030، يمكن تحقيق انبعاثات فولاذية قريبة من الصفر على نطاق واسع باستخدام تقنيات طموحة ومبتكرة والتعاون بين مشتري الصلب والمنتجين والشركات التي تقدم تقنيات تمكينية.

عوائق كبيرة في الطريق

ولكن توجد عوائق كبيرة في عملية الإنتاج، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف بشكل كبير، على سبيل المثال، تعتبر مرافق إنتاج الحديد والصلب مكلفة ومصممة لطول العمر، مما يزيد من تعقيد عملية استبدالها.

قد تؤدي العلاوات الخضراء على المنتجات منخفضة الكربون إلى تثبيط المشترين المحتملين، مما يجعل من الصعب على شركات صناعة الصلب الاستثمار في عمليات إنتاج أكثر مراعاة للبيئة، حيث يجب أن تكون لديهم ثقة في أن عملائهم سيتحملون على الأقل بعضًا من هذا العبء، بالإضافة إلى ذلك، ليست كل التكنولوجيا اللازمة لإنتاج الفولاذ الذي لا يصدر أي انبعاثات متاحة حاليًا تجاريًا.

لا تزال بعض الأساليب في المراحل الأولى من التطوير وغير مهيأة للتنفيذ على نطاق واسع.

كهربة العمليات الرئيسية

أحد السبل نحو تحقيق انبعاثات قريبة من الصفر في إنتاج الصلب ينطوي على كهربة العمليات الرئيسية، على سبيل المثال استخدام الهيدروجين في الاختزال المباشر للحديد، ومع ذلك، فإن هذا التحول يتطلب مصادر طاقة متجددة لم يتم توسيع نطاقها بعد لتلبية هذه المتطلبات.

الوعد بانبعاثات فولاذية قريبة من الصفر

يُظهِر عدد قليل من صانعي الصلب الطموحين للغاية، مثل شركة H2 Green Steel، بعض الأمل في إمكانية إنتاج الصلب الذي تقترب انبعاثاته من الصفر.

وتقوم الشركة ببناء منشأة واسعة النطاق لإنتاج الفولاذ الأخضر في بودن، السويد، باستخدام الكهرباء المتجددة والهيدروجين الأخضر.

سوف يقلل الفولاذ الأخضر المنتج من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 95% مقارنة بصناعة الصلب التقليدية.

ومن المقرر أن يبدأ المصنع في إنتاج الفولاذ في عام 2025، وقد وقعت العديد من شركات السيارات، بما في ذلك العديد من أعضاء تحالف First Movers، اتفاقيات شراء لشراء الفولاذ من الشركة خلال السنوات القليلة المقبلة.

كان تحدي تحالف المحركون الأوائل لعام 2030 الذي أطلقه تحالف المحركون الأوائل في عام 2030 عبارة عن مبادرة عالمية اختتمت مؤخرًا من قبل المنتدى الاقتصادي العالمي ومنظمة Greenhouse، بدعم من الشركاء Boston Consulting Group وDeloitte وResponsibleSteel وRMI.

وتهدف إلى تحديد الشركات التي ستقوم بتوريد منتجات الصلب النهائية عند عتبات الانبعاثات القريبة من الصفر لشركة First Movers بحلول عام 2030، والشركات التي تسعى إلى شراء منتجات الصلب هذه والشركات التي توفر التقنيات التمكينية لإنتاج الصلب عالي الخالي من الكربون.

من بين 109 مشاركات في التحدي، تم تقديم 17 مشاركة لتحدي توريد الصلب.

قامت لجنة من الخبراء بتقييم التقديمات بناءً على احتمالية نجاح المشروع، ونضج التكنولوجيا، وعتبة الانبعاثات، وإمكانية التوسع.

5 صناع للصلب يقودون الطريق

وقد ظهر هذا التحدي على السطح من قبل خمس شركات مصنعة واعدة للصلب حققت بالفعل أو لديها القدرة على الوصول إلى انبعاثات تقترب من الصفر بحلول عام 2030.

وهناك حاجة إلى مزيد من التحليل لضمان استدامة عمليات إنتاج الصلب الأوسع، مثل الإدارة المسؤولة للغابات لإنتاج الفحم.

هناك حاجة أيضًا إلى تدقيق إضافي للتحقق من أن المشاريع ستفي بعتبة انبعاثات الصلب القريبة من الصفر، والتي تقل عن 400 كجم (0% مدخلات خردة) إلى أقل من 50 كجم (100% مدخلات خردة) من ثاني أكسيد الكربون/طن من الفولاذ الخام المنتجة وفقا لتوجيهات وكالة الطاقة الدولية.

توضح هذه التقديمات الابتكارات التكنولوجية الطموحة التي يستخدمها صانعو الصلب حول العالم.

يتم أيضًا قبول هذه الإدخالات الواعدة لتحدي توريد الفولاذ في مركز الموردين الأول، وهو المستودع المتنامي لتحالف المحرك الأول لمنتجات الانبعاثات القريبة من الصفر.

استبدال الفحم بالفحم المستدام

حققت شركة Aço Verde do Brasil البرازيلية المتكاملة لإنتاج الصلب الطويل إنجازًا بارزًا في مجال إنتاج الصلب الخالي من الكربون، وحصلت على شهادة Société Générale de Surveillance وفقًا لبروتوكول الغازات الدفيئة والمنهجيات المعترف بها دوليًا من قبل جمعية الصلب العالمية.

لا يتم إطلاق ما يزيد عن 60-100 كجم من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الفولاذ من عملية الإنتاج.

مع قدرة إنتاجية تبلغ 600 ألف ميجا طن سنويًا، يعتمد مصنع الصلب الواقع في شمال ولاية مارانهاو على الطاقة المتجددة، وقد استثمر في الاستخدام الدائري للمواد الخام.

يستخدم إنتاج المعدن الساخن 100% من الكربون الحيوي، ليحل محل الفحم التقليدي.

وتمتلك الشركة أيضًا 50 ألف هكتار من أشجار الأوكالبتوس المزروعة لإنتاج الفحم النباتي والحديد الخام المستدام.

Gerdau هي شركة برازيلية أخرى لتصنيع الصلب تستخدم الفحم كمخفض حيوي، ليحل محل الفحم المعدني.

وهي أكبر منتج للصلب في البرازيل وأكبر شركة لإعادة التدوير في أمريكا اللاتينية، حيث يتم إعادة تدوير 11 مليون طن من الخردة سنويًا.

كما أنها أكبر منتج للفحم في العالم، حيث تبلغ مساحتها 250 ألف هكتار من الغابات.

ومن المتوقع أن يؤدي إنتاج الصلب في مصنع Divinópolis Mill التابع للشركة في ولاية ميناس جيرايس إلى توليد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لكل طن متري من الفولاذ عند مستوى 300-400 كجم بحلول عام 2031.

التخفيض المباشر للأشعة تحت الحمراء على أساس H2

Hydnum Steel هو أول مصنع للصلب الأخضر في شبه الجزيرة الأيبيرية.

وتتمثل مهمتها في المساعدة في إزالة الكربون من صناعة الصلب من خلال تطوير مصنع رقمي وفعال وخالي من ثاني أكسيد الكربون.

على الرغم من أنها حاليًا في مرحلة ما قبل الإنتاج، تهدف Hydnum Steel إلى بدء إنتاج فولاذ قريب من الصفر بحلول عام 2027، مع بصمة كربونية صفر تقريبًا، مما يقلل من مكافئ ثاني أكسيد الكربون للطن بنسبة 98% مقارنة بمسار الفرن العالي التقليدي.

وسيتم تحقيق ذلك من خلال مزيج من الطاقة المتجددة بنسبة 100٪ والهيدروجين الأخضر والخردة المعاد تدويرها وتقليل اتجاه الحديد المعتمد على الهيدروجين.

تدمج Hydnum Steel أيضًا حلول المياه التكنولوجية لمعالجة المياه الرمادية ومياه الصرف الصحي لاستخدامها في عملية الإنتاج.

وفي غضون ذلك، تهدف شركة Green Steel of Western Australia (GSWA) إلى إنشاء صناعة فولاذ مستدامة للمنطقة.

تقوم الشركة بتطوير منشأة لإعادة تدوير الفولاذ الأخضر بقدرة 450 ألف طن سنويًا (أول مصنع للصلب في أستراليا منذ أكثر من 30 عامًا) في مدينة كولي .

سيستخدم المصنع المعتمد على فرن القوس الكهربائي الكهرباء لإعادة تدوير 500 ألف طن من خردة الفولاذ المحلي لتصنيع قضبان تسليح فولاذية ذات انبعاثات تقارب الصفر للاستهلاك الأسترالي والدولي، مع بدء العمليات في عام 2026.

وتقوم GSWA أيضًا بتطوير 2.5 مليون طن سنويًا مصنع للحديد المختزل المباشر للغاز الطبيعي والهيدروجين في وسط غرب أستراليا الغربية، والذي سينتج الحديد الأخضر للتصدير.

تعتقد GSWA أن المصنع هو المفتاح لفتح صناعات الهيدروجين والصلب الخضراء في غرب أستراليا.

الاستفادة من احتجاز الكربون والإنتاج المعتمد على الهيدروجين

في عام 2016، تم تأسيس جهد تعاوني بين شركة الإمارات للصلب أركان، أكبر شركة لتصنيع الصلب ومواد البناء في الإمارات العربية المتحدة، والريادة وأدنوك لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من مصنع الاختزال المباشر التابع للشركة الأولى.

في عام 2023، أعلنت شركة الطاقة المتجددة المملوكة للدولة الإماراتية مصدر عن شراكة .

وتقوم “مصدر” بتطوير أول مشروع في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا يعتمد على الهيدروجين الأخضر لإزالة الكربون من قطاع الصلب في دولة الإمارات العربية المتحدة.

تشتمل محفظة منتجات حديد الإمارات أركان على منتجات الصلب الأخضر ذات الكثافة الكربونية المنخفضة.

وفقًا لتعريف الشركة للصلب الأخضر، والذي يتوافق مع بروتوكول الغازات الدفيئة وتم اعتماده من قبل طرف ثالث، فإن نطاق الانبعاثات المقدرة لهذه المنتجات هو 300-400 كجم من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الفولاذ الخام.

تمهد هذه التقنيات الرائدة والجهود التعاونية الطريق لصناعة فولاذ أكثر مراعاة للبيئة وتوفر الإلهام للآخرين مثلهم