رویکرد جدید فولادسازان ژاپن به استفاده از هیدروژن در مسیر کاهش کربن/ هزینههای سنگین مانع پیشرفت است
فولادسازان بزرگ ژاپن در حالی بهدنبال بهرهگیری از هیدروژن برای تولید فولاد سبز و کاهش انتشار کربن هستند که هزینههای بسیار بالای توسعه و اجرای این فناوریها همراه با کاهش تقاضای داخلی و رقابت فزاینده چین، آینده کربنزدایی در صنعت فولاد این کشور را با ابهام و چالشهای جدی روبهرو کرده است.
به گزارش پایگاه خبری «معدن نامه»، شرکتهای بزرگ فولادسازی ژاپن در تلاش برای تحقق اهداف کاهش انتشار کربن، آزمایشهایی را برای استفاده از هیدروژن در فرآیند احیای آهن از سنگ آهن آغاز کردهاند. این شرکتها به دنبال توسعه فناوریهای تولید فولاد سبز هستند، اما هزینههای بسیار بالای تحقیق، توسعه و تولید در مقیاس صنعتی، اجرای کامل این فناوریها را با چالشهای جدی روبهرو کرده است.
روش رایج تولید فولاد همچنان بر پایه شارژ سنگ آهن و کک در کوره بلند با دمای بسیار بالا است. در این فرآیند، اکسیژن طی واکنش احیا از سنگ آهن جدا میشود اما همزمان مقادیر زیادی دیاکسید کربن تولید میشود. صنعت فولاد حدود ۱۳ درصد از کل انتشار CO₂ ژاپن را تشکیل میدهد.
اگرچه جایگزینی کوره بلند با کورههای الکتریکی که حدود ۷۵ درصد انتشار را کاهش میدهند در حال پیشرفت است اما اتکای این کورهها به آهن قراضه باعث ورود ناخالصی و افت کیفیت محصول میشود و ای مسئله تولید محصولات باکیفیت و حساس مثل فولاد مورد استفاده در خودروها را با محدودیت مواجه میکند. علاوه بر این هزینه بالای برق استفاده گسترده از کورههای الکتریکی را از نظر اقتصادی توجیهناپذیر میسازد به همین دلیل فولادسازان بزرگ ژاپن تمرکز خود را بر استفاده از هیدروژن بهعنوان عامل احیاکننده بدون تولید CO₂ قرار دادهاند.
پیشرفتهای جهانی در مسیر احیای هیدروژنی
نیپون استیل اعلام کرده که از سال آینده آزمایشهای عملی احیای آهن با هیدروژن در کوره بلند کارخانه کیمیتسو واقع در استان چیبا را آغاز میکند. در این روش بخشی از کک مصرفی با هیدروژن جایگزین میشود. این شرکت در آزمایشهای انجامشده با یک کوره آزمایشی کوچک توانسته است انتشار CO₂ را تا ۴۳ درصد کاهش دهد که این رقم در سطح جهانی یک دستاورد محسوب میشود.
با این حال آزمایشها یک چالش مهم را نشان دادند: واکنش احیای هیدروژنی گرماگیر است و کاهش دمای داخل کوره بلند میتواند فرآیند احیا را مختل کند. نیپون استیل با توسعه سیستمی برای تزریق هیدروژن گرمشده توانست این مشکل را حل کند.
شرکت JFE Steelنیز به دنبال توسعه فناوری کوره بلند بر اساس بازیافت کربن است. در این فناوری هیدروژن با CO₂ خروجی کوره واکنش داده و متان تولید میکند و این متان همراه با کک مجدداً بهعنوان عامل احیا به کوره بازمیگردد. به گفته شرکت این روش میتواند بیش از ۵۰ درصد از انتشار CO₂ را نسبت به کورههای بلند متداول کاهش دهد. پروژه آزمایشی دو ساله این طرح از ماه مه در یک کوره بلند کوچک در کارخانه چیبای این شرکت آغاز شده است.
Kobe Steel نیز فناوری احیای مستقیم مبتنی بر هیدروژن را توسعه داده است. در این فرآیند هیدروژن جایگزین کک بهعنوان عامل احیا شده و محصول نیمهنهایی آهن تولید میشود. این محصول سپس همراه با سنگ آهن و کک در کوره بلند شارژ میشود تا محصول نهایی تولید شود. این روش میتواند بین ۲۰ تا ۴۰ درصد از انتشار CO₂ را کاهش دهد.
هزینههای سنگین بزرگترین مانع توسعه فناوریهای کمکربن هستند
هزینههای بسیار بالا همچنان بزرگترین مانع در مسیر توسعه فناوریهای کاهش کربن در فولادسازی ژاپن است. به گفته یکی از مقامات Kobe Steel هزینه تولید در این روشها حداقل دو برابر روشهای متداول خواهد بود.
همزمان با کاهش تقاضای داخلی و فشار ناشی از مازاد تولید چین، برخی شرکتها در برنامههای سرمایهگذاری کاهش کربن تجدیدنظر کردهاند. کوبه استیل که قصد داشت طی سه سال از ۲۰۲۴ حدود ۳۰۰ میلیارد ین در پروژههای مرتبط با کربنزدایی از جمله توسعه کورههای الکتریکی سرمایهگذاری کند، در ماه مه اعلام کرد که این رقم را به ۱۵۰ میلیارد ین کاهش میدهد.
فدراسیون آهن و فولاد ژاپن نیز در ماه اکتبر دستورالعملی را برای ارزیابی اثربخشی روشهای کاهش انتشار CO₂ منتشر کرد. دولت ژاپن تا سقف ۴۴۹.۹ میلیارد ین برای تحقیقات و توسعه فناوریهای فولادسازی مبتنی بر هیدروژن یارانه در نظر گرفته است، اما کارشناسان معتقدند این رقم فاصله زیادی با نیاز واقعی صنعت دارد.
تاداشی ایمای رئیس فدراسیون آهن و فولاد ژاپن و مدیرعامل نیپون استیل تأکید کرده است: مهمترین عامل برای بازگشت سرمایهگذاریها، ایجاد بازار برای محصولات کمکربن است.
