صنعت فولاد یکی از صنایع پرمصرف انرژی و از منابع مهم انتشار گازهای گلخانهای در جهان است. به همین دلیل، فولادسازان به دنبال روشهایی هستند که بدون کاهش تولید، وابستگی به زغالسنگ و انتشار کربن را کاهش دهند. یکی از مهمترین گزینهها در این مسیر، هیدروژن سبز است؛ بهویژه در فرآیند احیای مستقیم آهن (DRI).
هیدروژن سبز چیست؟
هیدروژن سبز با استفاده از الکترولیز آب و برق تولیدشده از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی تولید میشود. در این فرآیند، آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه میشود و در صورت استفاده از برق کمکربن، میزان انتشار مرتبط با تولید هیدروژن نیز بسیار پایین خواهد بود.
همین ویژگی باعث شده هیدروژن سبز بهعنوان یکی از گزینههای مهم برای کربنزدایی صنایع سنگین مطرح شود.
هیدروژن چگونه در فولادسازی استفاده میشود؟
در روش سنتی کوره بلند، کک و زغالسنگ نقش مهمی در احیای سنگآهن دارند و در این فرآیند مقدار زیادی دیاکسیدکربن تولید میشود.
در روش احیای مستقیم مبتنی بر هیدروژن، هیدروژن بهعنوان عامل احیاکننده با اکسیدهای آهن واکنش میدهد و به جای تولید مستقیم CO₂، عمدتاً بخار آب ایجاد میکند. محصول این مرحله آهن اسفنجی یا DRI است که میتواند در ادامه در کوره قوس الکتریکی به فولاد تبدیل شود.
چرا هیدروژن برای فولاد مهم شده است؟
مهمترین مزیت هیدروژن، امکان کاهش چشمگیر انتشار کربن در مرحله احیای سنگآهن است. این موضوع در شرایطی اهمیت بیشتری پیدا کرده که کشورهای مختلف و تولیدکنندگان بزرگ فولاد به سمت تولید فولاد کمکربن حرکت میکنند.
همچنین ترکیب هیدروژن با کوره قوس الکتریکی (EAF) میتواند یکی از مسیرهای اصلی تولید فولاد سبز باشد.
آیا هیدروژن سبز جایگزین زغالسنگ میشود؟
از نظر فنی، هیدروژن میتواند بخش مهمی از نقش زغالسنگ و گازهای فسیلی را در فرآیند احیای سنگآهن بر عهده بگیرد؛ اما جایگزینی کامل آن در کوتاهمدت ساده نیست.
مهمترین مانع، قیمت و دسترسی به هیدروژن سبز است. تولید هیدروژن سبز به مقدار زیادی برق تجدیدپذیر، تجهیزات الکترولیز و زیرساخت انتقال و ذخیرهسازی نیاز دارد. مطالعات جدید نیز هزینه هیدروژن را یکی از عوامل اصلی تعیینکننده اقتصاد فولاد هیدروژنی میدانند.
بزرگترین چالشهای فولاد هیدروژنی
برای استفاده گسترده از هیدروژن در کارخانههای فولاد، چند چالش مهم باید حل شود:
- کاهش هزینه تولید هیدروژن سبز
- افزایش ظرفیت انرژیهای تجدیدپذیر
- ایجاد زیرساخت انتقال و ذخیره هیدروژن
- تأمین سنگآهن مناسب برای فرآیند DRI
- تأمین برق پایدار برای کورههای قوس الکتریکی
- کاهش هزینه سرمایهگذاری در تجهیزات جدید
حتی کیفیت سنگآهن نیز اهمیت زیادی دارد؛ زیرا برخی مسیرهای هیدروژن-DRI به خوراک با عیار و کیفیت بالا نیاز دارند. پژوهشهای جدید در حال بررسی روشهایی برای استفاده مؤثرتر از سنگآهنهای با عیار متوسط و پایین هستند.
آیا کارخانههای فولاد در حال حرکت به سمت هیدروژن هستند؟
بله، اما سرعت این حرکت در همه کشورها یکسان نیست. پروژههای مختلفی برای تولید فولاد با هیدروژن در حال توسعه هستند، ولی هزینه بالای هیدروژن و محدودیت دسترسی به آن باعث شده برخی پروژهها به سمت مسیرهای ترکیبی حرکت کنند؛ یعنی استفاده تدریجی از هیدروژن در کنار گاز طبیعی یا سایر روشهای احیا.
تحقیقات جدید نیز نشان میدهد انتقال مرحلهای از گاز طبیعی به هیدروژن میتواند از نظر فنی و اقتصادی برای برخی فولادسازان عملیتر از جایگزینی ناگهانی باشد.
آینده هیدروژن در صنعت فولاد
با توسعه انرژی خورشیدی و بادی، کاهش هزینه الکترولیز و ایجاد زیرساختهای جدید، هیدروژن میتواند سهم بیشتری در صنعت فولاد پیدا کند. حتی مدلهای جدید تولید فولاد در حال بررسی ترکیب هیدروژن، انرژی تجدیدپذیر، DRI و کوره قوس الکتریکی برای دستیابی به تولید فولاد با انتشار بسیار پایین هستند.
با این حال، هیدروژن احتمالاً در کوتاهمدت بهطور کامل جایگزین روشهای سنتی نخواهد شد و ترکیب چند فناوری میتواند مسیر واقعبینانهتری برای گذار صنعت فولاد باشد.
در مجموع هیدروژن سبز یکی از امیدوارکنندهترین گزینهها برای کاهش انتشار کربن در صنعت فولاد است و فناوری DRI-EAF میتواند نقش مهمی در این تحول داشته باشد. با وجود این، قیمت بالای هیدروژن، نیاز به برق تجدیدپذیر و زیرساختهای جدید همچنان موانع اصلی هستند. بنابراین، هیدروژن میتواند بخشی مهم از سوخت و عامل احیای کارخانههای فولاد آینده باشد، اما تحقق این آینده به کاهش هزینه و توسعه زیرساختهای انرژی پاک وابسته است.
برای مشاهده جدیدترین اخبار و مقالات بازار ورق سیاه، به وبسایت رسمی آهن برکت سر بزنید.
