تولید فولاد سبز، رویکردی حیاتی در صنعت فولاد است که با هدف کاهش چشمگیر آلاینده‌های زیست‌محیطی به کار گرفته می‌شود. در حال حاضر، صنعت فولادسازی سهم قابل توجهی، حدود 7 درصد، در انتشار دی‌اکسید کربن جهانی دارد و پیش‌بینی می‌شود این میزان در سال‌های آتی افزایش یابد. از این رو، کشورهای پیشرو، به‌ویژه اعضای اتحادیه اروپا، سرمایه‌گذاری گسترده‌ای روی یافتن راهکارهای جایگزین برای تولید فولاد با کمترین اثرات مخرب بر محیط زیست انجام داده‌اند.

اگرچه پیشرفت‌های امیدبخش بسیاری در این زمینه حاصل شده، اما دستیابی به تولید انبوه فولاد سبز با چالش‌های فراوانی همراه است. در ادامه، به بررسی عمیق‌تر مفهوم و اهمیت این توانایی ویژه می‌پردازیم.

آنچه در این مقاله میخوانید

فولاد سبز چیست؟

این محصول نوعی فولاد است که در روند تولید آن استفاده از سوخت های فسیلی به میزان زیادی کاهش یافته است و یا هیچ نشانی از آن ها دیده نمی شود. یکی از گونه‌های شاخص این نوع فولاد، نمونه‌ای است که با به‌کارگیری هیدروژن سبز تولید می‌شود. این شیوه، که بر پایه الکترولیز آب با استفاده از انرژی الکتریکی بنا شده، هیچ‌گونه آلاینده گازی را به همراه ندارد.

با وجود آنکه کوره‌های الکتریکی مدرن در تولید فولاد سبز نقش کلیدی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایفا می‌کنند، اما باید اذعان داشت که استفاده نکردن از کربن در این فرآیند، همچنان یک هدف بلندمدت محسوب می‌شود و چالش‌هایی نیز در این زمینه وجود دارد. این توانایی ویژه گامی مهم در راستای صنعتی پایدارتر است.

روش های تولید آهن سبز

روش های تولید متفاوتی برای فولاد سبز وجود دارد که در ادامه به آن ها اشاره خواهیم کرد:

انرژی‌های تجدیدپذیر: به جای اتکا به سوخت‌های فسیلی، صنایع فولادسازی می‌توانند با بهره‌گیری از نیروی خورشید و باد، برق مورد نیاز خود را تولید کنند. این رویکرد نه تنها وابستگی به منابع انرژی سنتی را کاهش می‌دهد، بلکه مسیر را برای تولید فولاد با پایداری بیشتر هموار می‌سازد.

استفاده از هیدروژن: در واقع در این روش برای استفاده دوباره از سنگ آهن از هیدروژن استفاده می کنند. این توانایی ویژه که در آن هیدروژن از تجزیه آب به دست می‌آید، جایگزینی پاک برای زغال‌سنگ است و تنها بخار آب را به عنوان خروجی بر جای می‌گذارد.

فرآیند کوره قوس الکتریکی: تولید فولاد را می‌توان با تکیه بر نیروی برق انجام داد و از کوره‌های بلند زغال‌سوز بی‌نیاز شد. اگر این الکتریسیته از سرچشمه‌های پاک تأمین شود، می‌توان گام مهمی در جهت کاهش کربن برداشت.

بازیافت ضایعات فولاد: بازگرداندن فولادهای دورریز به چرخه‌ی تولید، به جای استخراج مواد خام تازه، هم انرژی کمتری می‌طلبد و هم نیاز به معادن جدید را کاهش می‌دهد.

کاهش مصرف کربن: برای کاهش ردپای کربن در صنعت فولادسازی، می‌توان از روش‌های نوین و تنظیم دقیق فرآیندها بهره برد. این توانایی ویژه شامل به‌کارگیری شتاب‌دهنده‌های شیمیایی، کنترل بهینه دما و فشار و پایش دقیق آلاینده‌های خروجی است.

بهره گرفتن از مواد اولیه سبز: برای کاهش ردپای زیست‌محیطی در تولید فولاد، می‌توانیم به سراغ مواد اولیه طبیعی و قابل تجدید برویم. مثلا، به جای استفاده از زغال‌سنگ‌های فسیلی، از زغال‌سنگ‌های زیستی یا دیگر ترکیبات آلی کمک بگیریم. این توانایی ویژه نه تنها به ساخت فولاد سبزتر منجر می‌شود، بلکه به حفظ منابع طبیعی کمک کرده و تأثیرات منفی بر محیط زیست را به حداقل می‌رساند.

مزایای آهن سبز

استفاده از فولاد سبز به جای سوخت های فسیلی مزایا و ویژگی های زیادی دارد که در ادامه به آن ها اشاره خواهیم کرد:

صرفه‌جویی در مصرف انرژی: شیوه های تولید این فولاد، معمولا نیاز کمتری به انرژی دارند. وقتی از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده می‌کنیم و فرایندها را بهینه می‌سازیم، هم هزینه‌های انرژی پایین می‌آید و هم کارایی تولید بالا می‌رود.

استفاده مجدد از مواد اولیه:‌ تولید فولاد سبز عمدتا با بهره‌گیری از قراضه‌های فولادی صورت می‌گیرد. این شیوه، نیاز به استخراج مواد اولیه تازه را از بین می‌برد و حجم پسماندها را به حداقل می‌رساند. در نتیجه، این فرآیند به حفظ منابع طبیعی و کاهش آسیب به محیط زیست کمک می‌کند.

پایداری در زنجیره تأمین: در ساخت فولاد سبز، هدف اصلی استفاده از منابعی است که همیشگی باشند و قابلیت تجدید داشته باشند؛ این رویکرد به استحکام کلی زنجیره تأمین کمک می‌کند و وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد.

کاهش هزینه ها: گرچه سرمایه‌گذاری اولیه برای تولید این فولاد ممکن است سنگین باشد، اما با گذشت زمان و به دلیل کاهش هزینه‌های مصرف انرژی و حفاظت از ذخایر طبیعی، این شیوه تولید صرفه‌ اقتصادی بیشتری پیدا خواهد کرد.
کاهش انتشار کربن: اتخاذ شیوه‌هایی با کربن کم، به خصوص با استفاده از هیدروژن و انرژی‌های پاک، به مهار انتشار دی‌اکسید کربن و دیگر گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. این توانایی ویژه به بهبود کیفیت هوا منجر خواهد شد.

معایب آهن سبز

با اینکه این روش مزایای زیادی دارد اما تولید آن با مشکلاتی نیز روبه رو است. جایگزینی هیدروژن به جای کربن مستلزم بهره‌گیری از تجهیزات پیشرفته و گران‌قیمت است که به طور محسوسی هزینه‌های تولید فولاد را افزایش می‌دهد. برآوردها حاکی از آن است که هزینه تولید با این روش ممکن است بین ۳۰ تا ۱۰۰ درصد فراتر از روش‌های سنتی باشد. علاوه بر این، زیرساخت‌های ضروری برای تولید، انتقال و ذخیره‌سازی هیدروژن دارای پیچیدگی‌های خاص خود هستند.

محدودیت در دسترسی به تجهیزات الکتریکی مورد نیاز و نقصان دانش فنی در بسیاری از کشورها، از دیگر موانع توسعه این فناوری نوین به شمار می‌روند. بنابرین، توفیق در عرصه تولید فولاد سبز، مستلزم برنامه‌ریزی دقیق و جامع، همکاری گسترده میان نهادهای دولتی و بخش خصوصی، سرمایه‌گذاری‌های کلان و توسعه زیرساخت‌های تخصصی است.

کاربردهای فولاد سبز

کاربردهای مختلف فولاد سبز در صنایع مختلف شامل موارد زیر می شوند:

صنعت ساخت و ساز

فولاد سبز به عنوان یک ماده اولیه حیاتی در پروژه‌های عمرانی پایدار به کار گرفته می‌شود. این نوع فولاد در برپایی گذرگاه‌ها و سایر سازه‌ها به‌ویژه در طرح‌هایی که هدفشان کاستن از انتشار کربن و بالا بردن کارایی مصرف انرژی است کاربرد دارد.

صنعت خودروسازی و آهن سبز

در صنعت خودرو، فولاد سبز به عنوان یک ماده سبک و مستحکم برای ساخت شاسی و قطعات داخلی اتومبیل‌ها استفاده می‌شود. بهره‌گیری از این نوع فولاد، به کاهش وزن نهایی خودرو منجر شده و در پی آن، مصرف سوخت و میزان آلایندگی خروجی را کاهش می‌دهد.

صنعت حمل‌ونقل

در ساخت ابزارهای حمل‌ونقل عمومی مانند قطارها و اتوبوس‌ها از فولاد سبز بهره می‌برند. این مواد می‌توانند اثرات زیست‌محیطی سیستم‌های حمل‌ونقل را کاهش دهند و در طرح‌های زیربنایی پایدار مورد استفاده قرار گیرند.

انرژی‌های تجدیدپذیر

برای ساخت وسایل مرتبط با انرژی‌های پاک، از جمله پروانه‌های بادی و پنل‌های فتوولتائیک، از فولاد سبز استفاده می‌شود. این مواد به بالا بردن کارایی و افزایش دوام این سیستم‌ها کمک می‌کنند.

صنعت بسته‌بندی

یکی دیگر از کاربردهای این محصول در بسته بندی مواد غذایی است، زیرا باعث کاهش زباله های پلاستیکی می شود و به محیط زیست کمک می کند.

صنعت لوازم خانگی با فولاد سبز

در تولید وسایل خانگی مانند یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی و دیگر ابزارهای برقی، فولاد سبز کاربرد پیدا کرده است. محصولاتی که با این نوع فولاد ساخته می‌شوند، نه تنها عملکرد بهتری دارند، بلکه کمترین آسیب را به محیط زیست وارد می‌کنند.

تجهیزات صنعتی با فولاد سبز

فولاد سبز در صنایع گوناگون برای ساخت ابزار و دستگاه‌های مختلف کاربرد دارد. این تجهیزات صنعتی، از ماشین‌آلات تولید گرفته تا ابزارهای دقیق، به کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری کمک می‌کنند.

تفاوت‌های فولاد سبز و فولاد سنتی

تفاوت فولاد سبز با فولاد سنتی شامل موارد زیر می شوند:

تفاوت نحوه تولید: ساخت فولاد سبز اغلب با به‌کارگیری نیروهای تجدیدشونده، مثل آفتاب و باد، و راهکارهای کاهنده کربن، مانند جایگزینی هیدروژن به جای زغال‌سنگ، صورت می‌پذیرد. این توانایی ویژه به کم کردن اثرات سوء بر محیط زیست و انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. در نقطه مقابل، تولید فولاد به شیوه مرسوم عمدتا بر سوزاندن سوخت‌های فسیلی، چون زغال‌سنگ، متکی است که مقادیر فراوانی از دی‌اکسید کربن و دیگر آلاینده‌ها را در اتمسفر رها می‌سازد.
انتشار گاز‌های گلخانه‌ای: به لطف استفاده از فرایندهایی با کربن پایین و منابع انرژی تجدیدپذیر، ساخت فولاد سبز به طور قابل توجهی باعث کاهش گاز گلخانه ای می شود. در برخی شرایط، ممکن است تنها بخار آب به عنوان پسماند تولید شود. در مقابل، تولید فولاد با شیوه‌های قدیمی می‌تواند حجم عظیمی از دی‌اکسید کربن و آلاینده‌های دیگر را در جو منتشر کند که پیامدهای منفی بر دگرگونی‌های آب و هوایی دارد.
تفاوت هزینه: سرمایه‌گذاری اولیه برای تولید این فولاد، به ویژه به دلیل به‌کارگیری فناوری‌های نوین و منابع انرژی پایدار، شاید بیشتر باشد. با این حال، در بلندمدت، با صرفه‌جویی در مصرف انرژی و حفظ طبیعت، این روش می‌تواند از نظر اقتصادی به صرفه‌تر باشد. در مقابل، هزینه‌های تولید فولاد به شیوه مرسوم معمولا پایین‌تر است؛ اما با افزایش بهای سوخت‌های فسیلی و محاسبه هزینه‌های زیست‌محیطی، این برتری احتمالا کمرنگ خواهد شد.
تأثیرات زیست‌محیطی: این روش به نگهداری از طبیعت و منابع سیاره یاری می‌رساند و اثرات نامطلوب بر زیست‌بوم‌ها و گوناگونی جانداران را کاهش می‌دهد. در نقطه مقابل، ساخت فولاد به شیوه رایج می‌تواند به نابودی محیط زیست، آلودگی هوا و آب منجر شود.
استفاده از ضایعات: این فرایند بیشتر بر بازیافت قراضه‌های فولادی و گردش دوباره مواد خام تکیه دارد. این رویکرد نه تنها نیاز به استخراج منابع جدید را کاهش می‌دهد، بلکه به حفظ ذخایر طبیعی نیز کمک می‌کند. در مقابل، تولید فولاد به شیوه مرسوم کمتر به ضایعات توجه می‌کند و بیشتر بر بیرون کشیدن و استفاده از مواد خام دست‌نخورده متمرکز است.

کارخانجات تولید فولاد سبز در ایران

تولید فولاد سبز در ایران با توجه به جایگاه برجسته کشور در تولید فولاد و دسترسی به منابع غنی انرژی‌های تجدیدپذیر و آهن، چشم‌اندازی روشن برای کاهش آلودگی دارد. این، گامی ضروری برای همگامی با استانداردهای بین‌المللی و حفظ بازارهای صادراتی در آینده‌ای نزدیک است که به بهبود محیط زیست و ارتقاء فناوری نیز کمک می‌کند.

کارخانجات تولید فولاد سبز در جهان

کارخانجات فولاد سبز در جهان با هدف کاهش چشمگیر آلایندگی، بر فناوری‌هایی چون هیدروژن سبز و انرژی‌های تجدیدپذیر تمرکز دارند. پیشگامانی مانند H2 Green Steel در سوئد و ابتکاراتی در چین و اروپا، آینده‌ای کم کربن برای این صنعت رقم می‌زنند و رقابت‌پذیری جهانی را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهند. از آن جا که تولید این محصول نیازمند دستگاه های پیشرفته ای است بنابرین تا به امروز تنها کشورهایی مانند ژاپن، آمریکا، اسپانیا و چند کشور دیگر موفق به تولید این محصول شده اند.

نتیجه گیری

فولاد سبز، باعث تحولات زیادی در صنایع گوناگون شده است. با تکیه بر انرژی‌های تجدیدپذیر و هیدروژن به جای زغال‌سنگ، انتشار گازهای گلخانه‌ای به شکل چشمگیری کاهش می‌یابد و حتی گاهی تنها بخار آب بر جای می‌ماند. این توانایی ویژه به معنای خداحافظی با آلاینده‌ها و حفظ منابع طبیعی است. اگرچه سرمایه‌گذاری اولیه در فناوری‌های نوین و زیرساخت‌های لازم، هزینه‌ها را بالا می‌برد، اما در درازمدت، با صرفه‌جویی در مصرف انرژی و ارزش زیست‌محیطی، مزایای اقتصادی آن آشکار خواهد شد. کشورهای پیشرفته‌ای چون سوئد، چین و آلمان پیشگام این مسیر هستند و با نوآوری و همکاری، آینده‌ای سبزتر برای صنعت فولاد رقم می‌زنند.