معرفی پروژه فناوری فولاد سبز SALCOS

صنعت فولاد به‌عنوان یکی از منابع عمده آلایندگی آب‌وهوا در جهان به‌طور متوسط مسئول ۷ تا ۹ درصد از انتشارات مستقیم حاصل از سوخت‌های فسیلی در جو زمین است؛ بنابراین معکوس کردن مسیر انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در این صنعت بیش از هر زمان دیگری ضروری است. مناسب‌ترین مسیر برای کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای ناشی از ساخت فولاد به فناوری‌های هیدروژنی متکی است. ازآنجاکه اخیراً ایده جایگزینی سوخت‌های فسیلی با هیدروژن سبز در فولادسازی مورد توجه قرار گرفته است، شرکت‌های پیشرو گام‌های بزرگ و ملموسی در این زمینه برداشته‌اند.

شرکت آلمانی Salzgitter AG یکی از پیشروترین گروه‌های فولادسازی و توسعه فناوری در اروپاست. در زمینه تولید فولاد، این شرکت ادعا دارد از نظر انرژی بسیار نزدیک به محدودیت‌های فرایندی تعیین‌شده بر پایه استاندارد‌های علمی و فناوری کار می‌کند و بنابراین خود را یکی از کارآمدترین تولیدکنندگان فولاد در جهان می‌داند. این شرکت کارخانه فولاد یکپارچه خود را در سالزگیتر تقریباً خودکفا از نظر مصرف انرژی و چرخه مواد (ضایعات و...) با استفاده مجدد از باقی‌مانده‌ها و محصولات جانبی اداره می‌کند. با این وجود، تولید در کارخانه فولاد سالزگیتر حدود ۸ میلیون تن CO۲ در سال تولید می‌کند که تحت شرایط فنی فرایند‌های موجود و با امکانات فعلی تولید اجتناب‌ناپذیر است. به‌منظور کاهش انتشار CO۲ ناشی از تولید، این شرکت با همکاری شرکای استراتژیک مسیر‌های جدیدی را ایجاد کرده و سعی دارد تا سطوح بالا از فناوری‌های فرایندی نوآورانه استفاده کند. پروژه تحول این شرکت تحت عنوان اختصاری SALCOS® که مخفف ایده Salzgitter- Low CO۲ Steelmaking است، روشی را به‌تفصیل شرح می‌دهد که در آن می‌توان انتشار CO۲ تولیدی را با استفاده از هیدروژن به‌شدت کاهش داد و فولادی بدون ردپای کربن تولید کرد.

البته این مفهوم از سال ۲۰۱۵ با همکاری مهم‌ترین شرکای شرکت درحال‌توسعه بوده است. این پروژه شامل تولید هیدروژن و جایگزینی مسیر تولید فولاد از حالت کوره بلند به مسیر احیای مستقیم است که در ابتدا اکثراً بر اساس گاز طبیعی و متعاقباً به‌طور فزاینده‌ای بر پایه هیدروژن استوار است. با تغییر کامل مسیر تولید این شرکت به کارخانه‌های احیای مستقیم، هیدروژن می‌تواند به‌طور کامل جایگزین کربنی (به‌صورت کک متالورژی) شود که قبلاً برای تولید فولاد در تکنولوژی کوره بلند لازم بود و در نتیجه انتشار CO۲ را تا بیش از ۹۵ درصد کاهش خواهد داد. با تعیین هدف این شرکت برای اجتناب مستقیم از انتشار CO۲ (استراتژی اجتناب مستقیم کربن یا Carbon Direct Avoidance Strategy) به‌جای ذخیره یا قابل‌استفاده کردن آن با هزینه‌های زیاد، سعی شده است از محیط دوست بودن پروژه SALCOS اطمینان حاصل‌شده و نمونه یا الگویی برای صنایع مشابه ایجاد شود.

پروژه SALCOS جنبه‌های مختلفی را در برمی‌گیرد که به‌طور یکپارچه به هم متصل می‌شوند و در درازمدت به تولید فولاد بدون ردپای کربن کمک می‌کنند. اجزای اصلی این کلان پروژه تولید برق از منابع تجدیدپذیر و استفاده از آن در تولید هیدروژن با استفاده از فرایند الکترولیز است. این هیدروژن سبز جایگزین زغال‌سنگی خواهد شد که در حال حاضر در فرایند کوره بلند معمولی برای تولید آهن به‌صورت چدن مذاب استفاده می‌شود. این امر با کمک پلنت‌های احیا مستقیم امکان‌پذیر خواهد بود که در آن سنگ‌آهن مستقیماً در حالت جامد خود با استفاده از هیدروژن به آهن اسفنجی تبدیل می‌شود. با این فناوری به‌جای CO۲ بخار آب منتشر می‌شود که می‌تواند دوباره برای استفاده به فرایند تولید بازگردد. نهایتاً برای اینکه بتوان آهن اسفنجی را به فولاد تبدیل کرد، این محصول متخلخل همراه با قراضه فولادی در کوره قوس الکتریکی ذوب می‌شوند. طبق برنامه‌ریزی اولین مورد از این پلنت‌ها می‌تواند در سال ۲۰۲۶ به بهره‌برداری برسد.

در طی چندین سال، قدم‌های مهمی برای عملیات برنامه‌ریزی‌شده در مقیاس بزرگ پروژه SALCOS از طریق تعریف و توسعه پروژه‌های مختلف برداشته شده است. اولین قدم‌های قطعی این کلان‌پروژه با سفارش ساخت و نصب و راه‌اندازی توربین‌های بادی و الکترولایز‌ها برداشته شده است. با پروژه WindH۲، تجربه مهمی در تولید هیدروژن سبز بر اساس نیروی باد و سایر موارد به دست آمده است (با مشارکت شرکت Avacon آلمان). به این منظور تاکنون هفت توربین بادی در این گروه نصب شده‌اند که وظیفه تولید هیدروژن سبز از روش الکترولیز را بر عهده دارند. در پروژه دیگر با نام GrinHy ۲.۰، بر روی فناوری‌هایی برای تولید کارآمد هیدروژن سبز تمرکز شده است. در این پروژه از روش الکترولایزر دما بالا (این تجهیز بزرگ‌ترین در نوع خود در دنیاست) با راندمان قابل‌قبول استفاده می‌شود. هیدروژن در این روش از گاز‌های خروجی فرایند‌های تولید در پلنت فولاد استحصال می‌گردد. در حال حاضر هیدروژن تولیدی هر دو پروژه جوابگوی نیاز فرایند آنیل و فولادسازی ثانویه پلنت را می‌دهند. به این ترتیب جایگزین هیدروژن خاکستری تولیدی به روش‌های قبل (تولیدشده از گاز طبیعی) شده‌اند. بااین‌حال هردو پروژه تنها درصد کمی از هیدروژن نهایی موردنیاز در اهداف پروژه SALCOS را تأمین می‌کنند. همچنین با انجام پروژه μDRAL، این مجموعه در حال جایگزینی مسیر تولید کوره بلند به پلنت‌های احیای مستقیم است و بنابراین در نهایت می‌تواند انتشار CO۲ را به‌شدت کاهش داده و تولید فولاد تقریباً خنثی از کربن را تضمین کند.