هشام سعد الشربيني: صناعه الصلب.. متى نصل للحديد المستدام
المستشار الفني بالشركة العربية لصناعه الصلب
يمكن تقسيم انواع الصلب طبقا لنوع للتكنولوجي المستخدمة، حيث يمكن تقسيم الصلب الي ثلاثة أنواع من المنتجات.
“الصلب الأسود ــ والصلب الأخضر ــ والصلب المستدام”
وقد تم تحديد تلك الأنواع الثلاثة بناء على التكنولوجي المستخدمة طبقا للعمليات (process) اللازمة للحصول علي منتج نهائي حيث يمكن تقسيم تلك العمليات في صناعه الصلب الي ثلاثة مراحل رئيسيه:-
أولا: مرحله عمليات الإنتاج (production process)
وهي المرحلة الخاصة بتحويل الخام الي منتج نصف نهائي (semi product) او نصف مشغل وهي مرحله … ” الصهر والصب المستمر” … (melting and casting) مثال علي ذلك … انتاج خام البيليت طبقا للمواصفات الكيميائية والميتالورجيه اللازمة للمرحلة التأليه وهي مرحله التصنيع.
ثانيا: مرحله عمليات التصنيع (manufacturing process)
وهي المرحلة الخاصة بتحويل المنتج النصف نهائي الي منتج نهائي مشغل بنسبه ١٠٠٪ وهي مرحله …”الدرفلة على الساخن “… (hot rolling) اللازمة لإنتاج منتج مطابق للمواصفات الميكانيكه والفيزيائية والمحددة حسب التصميم ومجال التطبيق ومثال على ذلك … انتاج صلب التسليح طبقا لمواصفات الرتبة الخاصة بصلب التسليح اللازم لمقاومه الزلازل.
ثالثا: مرحله عمليات التشكيل (cold forming)
“التشكيل على البارد”… وهي مرحله (cut and bend) او المرحلة الخاصة بتحويل المنتج النهائي الي منتج خاص ومثال على ذلك … تشكيل صلب “تسليح الكانات “.
ولكل عمليه من العمليات السابقة مدخلات ومخرجات ويمكن بناء عليها تقسيم أنواع منتجات الصلب طبقا للمدخلات اللازمة من حيث الخام ومصادر الطاقة اللازمة لكل عمليه كالاتي: –
أولا … الصلب الأسود … (black steel).
المدخلات … خام مكورات الحديد … مصدر الطاقة الفحم او الكوك.
المخرجات … حديد مصهور بالإضافة + انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التفاعلات.
العمليات … تكنولوجي الافران العالية ( blast furnace ).
التفاعلات
Fe3O4 + CO -> 3 FeO + CO2
FeO + CO -> Fe + CO2
ويمكن القول ان انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن انتاج طن صلب واحد،تساوي ما بين ١.٥ الي ٣ طن ثاني أكسيد الكربون.
ثانيا … الصلب الأخضر … (green steel)
المدخلات …خام مكورات الحديد … الطاقة الهيدروجين الأخضر.
المخرجات … حديد مصهور بالإضافة + ” صفر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون”.
العمليات … تكنولوجي افران الاختزال ( shaft furnace).
التفاعلات
Fe3O4 + H2 -> 3 FeO + H2O
FeO + H2 -> Fe + H2O
وهنا يجدر بنا ذكر ” ان هناك ثلاثة أنواع من الهيدروجين طبقا لعمليات التصنيع الخاصة به.
تلك الأنواع هي (اخضر – ازرق – رمادي ” ويتميز الهيدروجين الأخضر بأنه منتج لعمليات تعتمد على تحليل المياه باستخدام الطاقة المتجددة بنسبه ١٠٠٪ ” … سيتم بيانهم لاحقا
ثالثا الصلب المستدام … (sustainable steel)
المدخلات … الخام خردة الصلب بنسبه ١٠٠٪ … الطاقة المتجددة بنسبه ١٠٠٪
المخرجات … صلب سائل +صفر انبعاثات
العمليات … تكنولوجي افران القوس الكهربي ذات الشحن المستمر او افران الحث الكهربي.
وهنا يمكن القول ان صناعه الصلب في المستقبل سوف تنتهي الي انتاج الصلب الأخضر او الصلب المستدام
انتاج الهيدروجين
(الأسود – الرمادي – الأزرق – الأخضر)
الهيدروجين الرمادي
وهو الشكل الأكثر شيوعا ويتم توليده من الغاز الطبيعي، أو الميثان، من خلال عملية تسمى “إصلاح البخار”
تولد هذه العملية كمية أقل من الانبعاثات من الهيدروجين الأسود أو البني، الذي يستخدم الفحم الأسود (البيتوميني) أو البني (الليغنيت) في عملية صنع الهيدروجين.
الهيدروجين الأسود أو البني هو الأكثر ضررا بيئيا حيث لا يتم استعادة كل من ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون المتولد أثناء عملية الإنتاج.
الهيدروجين الأزرق
حيث يتم وضع علامة على الهيدروجين باللون الأزرق كلما تم التقاط الكربون الناتج عن إصلاح البخار وتخزينه تحت الأرض من خلال التقاط الكربون الصناعي وتخزينه carbon capture and storage (CCS).
لذلك، يشار إلى الهيدروجين الأزرق أحيانا باسم المحايد للكربون لأن الانبعاثات لا تنتشر في الغلاف الجوي. ومع ذلك، يجادل البعض بأن “الكربون المنخفض” سيكون وصفا أكثر دقة، حيث إن نسبه بين 10:20 ٪ لا يمكن التقاط الكربون المولد منها.
الهيدروجين الأخضر
يشار إليه أيضا باسم “الهيدروجين النظيف” يتم إنتاجه باستخدام الطاقة النظيفة من مصادر الطاقة المتجددة الفائضة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، لتقسيم الماء إلى ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة من خلال عملية تسمى التحليل الكهربائي.
لا يمكن لمصادر الطاقة المتجددة توليد الطاقة دائما في جميع ساعات اليوم ويمكن أن يساعد إنتاج الهيدروجين الأخضر في استخدام الفائض المتولد خلال دورات الذروة.
ويشكل ذلك حاليا حوالي 1٪ من إجمالي إنتاج الهيدروجين، ولكن من المتوقع أن يرتفع ذلك مع استمرار انخفاض تكلفة الطاقة المتجددة.
كما ترى العديد من القطاعات الآن أن الهيدروجين الأخضر هو أفضل طريقة تتناغم مع الطاقة المتجددة الزائدة في أوقات انخفاض الطلب ليتم تغذيتها مرة أخرى في الشبكة عندما يرتفع الطلب – مع إزالة الكربون من القطاعات الكيميائية والصناعية والنقل.
