شركة ناشئة تخطط لبناء أكبر مصنع للصلب الأخضر في العالم باستخدام الهيدروجين النظيف

خارج مدينة بودن السويدية الصغيرة، المحاطة بغابة، هناك مصنع ضخم للصلب الأخضر قيد الإنشاء، وبحلول نهاية العام المقبل، إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها، فسيبدأ المصنع في تصنيع الفولاذ لعملاء مثل إيكيا ومرسيدس بنز، باستخدام الهيدروجين المصنوع من الطاقة المتجددة بدلاً من الفحم.

وبحلول نهاية العقد، يخطط المصنع لإنتاج 5 ملايين طن من الفولاذ الأخضر سنويًا.

لا يزال هذا يمثل جزءًا صغيرًا من إنتاج الصلب العالمي: ينتج العالم ما يقرب من 2 مليار طن متري من الفولاذ كل عام، لاستخدامه في كل شيء بدءًا من المباني الشاهقة وتوربينات الرياح إلى السيارات وكراسي المكاتب.

في الوقت الحالي، يعد الإنتاج مصدرًا كبيرًا للانبعاثات، صناعة الصلب مسؤولة عن أكثر من 2.6 مليار طن متري من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويا، أي ما يقرب من ثلاثة أضعاف ما تنتجه صناعة الطيران.

لكن شركات مثل شركة H2 Green Steel ، الشركة السويدية الناشئة، تريد أن تثبت أن الصناعة قادرة على التحول.

جمعت أكثر من 5 مليارات دولار

الشركة الناشئة، التي أعلنت هذا الأسبوع أنها جمعت أكثر من 5 مليارات دولار من التمويل الجديد، تتسابق لبناء حلها في أسرع وقت ممكن.

تقول كارين هالستان، التي ترأس الاتصالات في شركة H2 Green Steel: “لقد اختار آخرون البدء بعمليات تجريبية”، “وجهة نظرنا هي أن السرعة هي جوهر الأمر وأن العالم لا يحتاج إلى طيار آخر، لقد حان الوقت للعمل على نطاق واسع بدلاً من ذلك، لقد أثبتت التكنولوجيا كفاءتها وناضجة، وأثبتنا جدوى العمل والطلب على الفولاذ الأخضر، ولهذا السبب نتجه مباشرة نحو الإنتاج على نطاق واسع”.

كل فرن صهر يعادل محطة طاقة تعمل بالفحم

يبدأ معظم إنتاج الصلب العالمي بوضع خام الحديد من المناجم في أفران صهر ضخمة، حيث يضاف الفحم لإحداث تفاعل كيميائي وتصنيع الحديد.

تقول هيلاري لويس، مديرة قطاع الصلب في Industrious Labs ، وهي منظمة غير ربحية تركز على مساعدة الصناعات الثقيلة في إزالة الكربون: “إنها قذرة بقدر ما تتوقعه” ، “كل فرن صهر يعادل تقريبًا محطة طاقة تعمل بالفحم”، تحتوي بعض مصانع الصلب على أكثر من فرن صهر، وفي الأفران، ينتج التفاعل الكيميائي ثاني أكسيد الكربون، يجب أيضًا أن يكون الفرن ساخنًا للغاية، وعادةً ما تأتي هذه الحرارة أيضًا من حرق الوقود الأحفوري، “الحديد الخام” الذي يخرج من الفرن يذهب بعد ذلك إلى نوع آخر من الفرن لمعالجته وتحويله إلى فولاذ، مما يؤدي إلى المزيد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

تستخدم عملية أقل شيوعًا ما يسمى فرن DRI، والذي يعمل عند درجة حرارة أقل ويعمل عادةً بالغاز الطبيعي أو الفحم، ولكن يمكن أيضًا تشغيله بالهيدروجين.

ستقوم شركة H2 Green Steel بتصنيع الهيدروجين الأخضر في مصنعها، مما يعني أنها ستستخدم الكهرباء المتجددة لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين ( معظم الهيدروجين اليوم مصنوع من الوقود الأحفوري).

بعد أن تقوم بتصنيع الحديد باستخدام فرن DRI الذي يعمل بالهيدروجين، ستقوم بمعالجة الحديد وتحويله إلى فولاذ في فرن آخر يعمل بالكامل بالكهرباء، يتم استخدام كمية صغيرة من الكربون في هذه الخطوة، لكن العملية الإجمالية تقلل الانبعاثات الناتجة عن صناعة الصلب بنسبة 95%.

لقد نجحت الطريقة في مظاهرات أصغر، في مكان قريب في السويد، قام مشروع يسمى HYBRIT بتسليم العينة الأولى من “الصلب الخالي من الأحافير” لشركة فولفو في عام 2021.

وتخطط شركة الصلب SSAB، أحد الشركاء وراء هذا المشروع، لجلب كمية أكبر من الفولاذ الأخضر إلى السوق بحلول عام 2020- 2026.

شركة أرسيلور ميتال، وهي شركة عالمية عملاقة للصلب، لديها أيضا مشاريع للصلب الأخضر قيد التطوير، بما في ذلك مصنع للصلب في البرتغال يهدف إلى تنفيذ عملية إنتاج خالية من الانبعاثات بحلول عام 2025، ولكن سيكون من الصعب على الصناعة بأكملها أن تتحول.

التحدي الأول: لا يتوفر الكثير من الهيدروجين الأخضر اليوم، وسيتطلب إنتاج الهيدروجين الأخضر أيضًا كميات هائلة من الكهرباء المتجددة، لذلك يجب إضافة المزيد من مصادر الطاقة المتجددة إلى الشبكة، تحتاج أفران DRI أيضًا إلى خام حديد عالي النقاء، وهو غير متوفر في كل مكان، (من الممكن تحسين الخام ذي الدرجة المنخفضة، لكن الأمر يتطلب خطوات إضافية).

مدينة بودن مناسبة تمامًا للتكنولوجيا الجديدة

تعتبر مدينة بودن مناسبة تمامًا لهذه التكنولوجيا – فهناك طاقة متجددة وفيرة وبأسعار معقولة في المنطقة، كما يتوفر خام الحديد المناسب، ومع ذلك، حتى في ظل الظروف المناسبة، تظل هذه العملية مكلفة.

تفرض شركة H2 Green Steel رسومًا إضافية على عملائها تتراوح بين 25% إلى 30% مقابل الفولاذ الذي تنتجه.

لكن العديد من العملاء على استعداد لدفع علاوة خضراء في الوقت الحالي، وقعت العديد من شركات صناعة السيارات الكبرى عقودًا تلتزم فيها بالشراء من H2 Green Steel بمجرد بدء الإنتاج.

يقول لويس إن الالتزامات الأكبر من الشركات المصنعة بشراء الفولاذ الأخضر من شأنها أن تحدث فرقًا في الصناعة.

قد لا يكون الفرق في التكلفة بالنسبة للمستهلكين ملحوظًا.

ويضيف: “الخبر السار هو أن معظم الناس لا يشترون الفولاذ”، “إنهم يشترون المنتجات التي تستخدم كمية معينة من الفولاذ، مثل السيارة، “تستخدم السيارة حوالي طن من الفولاذ، ولكن استخدام النسخة الخضراء قد يعني أن المستهلكين يدفعون 100 دولار إضافية فقط مقابل السيارة.

لدى الاتحاد الأوروبي نظام لتداول الانبعاثات لا يتطلب حاليًا من مصنعي الصلب دفع ثمن جميع انبعاثاتهم، ولكن سيُطلب من الشركات دفع المزيد في عام 2026، وسيستمر المبلغ في التزايد حتى يدفعوا مقابل 100٪ من انبعاثاتهم. في عام 2034.

يقول هالستان: “هذا يعني أن الفولاذ البني القذر سيصبح أكثر تكلفة، وسيبدأ أخيرًا في تكافؤ الفرص لحلول التكنولوجيا النظيفة”، “يمكن استخدام لائحة الاتحاد الأوروبي كنموذج لأجزاء أخرى من العالم أيضًا، كوسيلة لتسريع التحول إلى الصلب المنتج بشكل مستدام”، وتستخدم الولايات المتحدة الجزرة بدلا من العصا ــ فالتمويل من قانون الحد من التضخم يساعد في دعم كل من الهيدروجين الأخضر والمرافق الصناعية النظيفة الجديدة، والتي من المحتمل أن تشمل مصانع جديدة للصلب الأخضر.

تجارب الشركات لإنتاج الفولاذ الأخضر

وهناك تكنولوجيا جديدة واعدة أخرى تتجنب استخدام الهيدروجين تماما، تقوم شركة إلكترا، وهي شركة ناشئة في مرحلة مبكرة، بإذابة خام الحديد ثم تستخدم التحليل الكهربائي لسحب الحديد النقي، يمكن أن تستخدم العملية خامات منخفضة الجودة وتعمل عند درجة حرارة منخفضة، مما يوفر الطاقة.

تستخدم شركة بوسطن ميتال، وهي شركة تابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، التحليل الكهربائي لتسخين خام الحديد إلى 1600 درجة مئوية، مما يؤدي إلى إنتاج الفولاذ السائل.

يقول آدم راويردينك، نائب الرئيس الأول لتطوير الأعمال في شركة بوسطن ميتال: “لم يعد هناك كربون في هذه العملية بالنسبة لنا”، “الإلكترونات تقوم بكل العمل”، وفي مختبر الشركة الواقع في منطقة بوسطن، تعمل هذه التكنولوجيا في الداخل.

ويقول: “في نفس المبنى الذي توجد به مكاتبنا، تصب الفولاذ المنصهر، ولا ينبعث منك إلا الأكسجين“.

إذا كانت العملية تتم باستخدام الطاقة المتجددة، فإن الفولاذ يكون خاليًا من الانبعاثات، ويمكن استخدام نفس التقنية لاستخراج معادن ثمينة أخرى من نفايات التعدين.

تبدأ الشركة أولاً بمشروع في البرازيل لتصنيع النيوبيوم، الذي يباع بحوالي 100 مرة للكيلوجرام الواحد أكثر من الفولاذ، مما يساعد شركة بوسطن ميتال على نشر التكنولوجيا بشكل أسرع بينما تستعد لسوق الصلب.

هذه التكنولوجيا معيارية، فمن الممكن نشر عدد قليل من وحدات الشركة، والتي يمكن أن تكون كل منها بحجم حاوية شحن، أو تجميع 200 وحدة معًا لإنشاء مصنع صلب كامل الحجم.

وسيكون المصنع التجريبي الأول، المخطط له في عام 2026، عبارة عن وحدة أصغر في مصنع صلب قائم.

كما يمكن أن تساعد إعادة تدوير المزيد من الفولاذ، حيث يمكن معالجة الخردة في أفران القوس الكهربائي التي تعمل بالطاقة المتجددة، ولكن نظرًا لوجود كمية محدودة من الخردة المتاحة، فسنحتاج أيضًا إلى كميات هائلة من الحديد الجديد، ويمكن أن يساعد كل من تقنية DRI والتحليل الكهربائي في توفيره.

سوف يستغرق الأمر بعض الوقت حتى تتحول مئات مصانع الصلب في العالم، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن المعدات الموجودة الآن يمكن أن تستمر لعقود من الزمن.

ولكن كل 15 إلى 20 عامًا، يجب أن تمر الأفران العالية التقليدية بخطوة صيانة باهظة الثمن تكلف مئات الآلاف من الدولارات، ويمكن للشركات التحول إلى تقنية الاختزال المباشر للحديد بدلاً من إجراء الإصلاح.

(في حين أن احتجاز الكربون في مصانع الصلب التقليدية يمكن أن يساعد أيضا، فإنه لا يعمل بشكل مثالي ولا يفعل أي شيء فيما يتعلق بتلوث الهواء أو الانبعاثات الناجمة عن استخراج الوقود الأحفوري)، تتحرك بسرعة للانتقال إلى الهيدروجين مثل أوروبا.

التأكد من توفر ما يكفي من الطاقة المتجددة

على الرغم من التحديات، من الممكن إزالة الكربون من الصناعة بحلول منتصف القرن، كما يقول جيفري ريسمان، الذي يقود العمل في مجال الصناعات الثقيلة في شركة Energy Innovation الاستشارية، والذي كتب كتابًا جديدًا بعنوان صناعة خالية من الكربون: التقنيات والسياسات التحويلية لتحقيقها الرخاء المستدام، هناك ما يكفي من الوقت لبناء مصانع جديدة، ويقول ريسمان إن المفتاح الأكبر هو التأكد من توفر ما يكفي من الطاقة المتجددة الجديدة لدعم هذه العملية.

قد تكون أحدث التقنيات، مثل تقنية بوسطن ميتال، هي الحل الأفضل في نهاية المطاف، كما يقول لويس من Industrious Labs، لأنها يمكن أن تتجنب التحدي المتمثل في الاضطرار إلى إنتاج ما يكفي من الهيدروجين الأخضر.

ولكن نظرًا لأن أفران الاختزال المباشر للحديد يمكن أن تعمل بالهيدروجين الآن، فمن المنطقي بالنسبة للشركات أن تمضي قدمًا في ذلك.

ويقول: “أعتقد أننا بحاجة إلى القيام باستثمارات اليوم”، “وأعتقد أنه سيكون هناك الكثير من الفرص لبعض تقنيات الجيل القادم في المستقبل.”