نقش نوآوری در بازیافت پسماندها در چرخه تولید فولاد سبز
آزاده چیذری مترجم
مقابله با تغییرات اقلیمی و فروپاشی محیطی یکی از بزرگ‌ترین چالش‌هایی است که بشر تاکنون با آن روبه‌رو بوده است و صنعت فولاد نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کند. بدیهی است که تولیدکنندگان فولاد و صنایع بی‌شماری که از فولاد استفاده می‌کنند، مسئولیت رسیدگی به پایداری کلی و به‌ویژه، تغییرات آب‌وهوایی را دارند. خوشبختانه فرصت‌هایی برای این کار وجود دارد. یکی از این فرصت‌ها، بهره‌مندی از نوآوری در تولید فولاد (فولاد سبز) و شیوه‌های بازیافت پسماند این صنعت است.
در دنیای امروز که آلودگی و کمبود منابع یکی از مهم‌ترین چالش‌های جهانی است، تولید صنعتی پایدار از اهمیت حیاتی برخوردار است. صنعت فولاد در این زمینه نقشی اساسی دارد. فولاد یکی از پرکاربردترین مواد در سطح جهان است و تولید پایدار آن می‌تواند به طور قابل توجهی به کاهش ردپای محیطی کمک کند.
با اجرای فرآیندهای بازیافت مدرن، شرکت‌ها می‌توانند تقاضا برای مواد خام جدید را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. این نه‌تنها از منظر زیست‌محیطی سودمند است، بلکه با کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری منابع، مزایای اقتصادی نیز ارائه می‌دهد.
از ضایعات تا یک محصول جدید
مفهوم بازیافت «حلقه بسته» (closed-loop) از اهمیت ویژه‌ای در بازیافت برخوردار است. این یک چرخه بسته را توصیف می‌کند که در آن مواد می‌توانند بارها و بارها بدون از دست دادن کیفیت بازیافت شوند. فلزاتی مانند آلومینیوم و فولاد در این زمینه پیشگام هستند. آنها را می‌توان تقریباً به طور بی‌نهایت بدون از دست دادن خواص ساختاری یا شیمیایی خود بازیافت کرد، که این کار، آنها را برای یک اقتصاد دایره‌ای که در آن زباله به حداقل می‌رسد ایده‌آل می‌کند.
گروه فولاد سوئیس رویکردی چندوجهی را برای بهینه‌سازی استفاده از قراضه در تولید فولاد به عنوان بخشی از تلاش‌های خود برای ایجاد تحول سبز در اروپا دنبال می‌کند. این استراتژی برای به حداقل رساندن ردپای کربن شرکت بسیار مهم است و با تعهد آن به مسئولیت زیست‌محیطی هماهنگ است. عنصر اصلی این استراتژی بستن چرخه مواد با همکاری مشتریان است. گروه فولاد سوئیس در اقدامی نوآورانه، برنامه‌های بازگرداندن قراضه را از مشتریان خود آغاز کرده است. این امر نه‌تنها به بازیافت کمک می‌کند، بلکه روابط با مشتری را از طریق اهداف زیست‌محیطی مشترک و زنجیره تامین بسته تقویت می‌کند.
فولاد یکی از پرمصرف‌ترین مواد در سطح جهان است و در صنایع متعددی نقش بازی می‌کند. فولاد به لطف خواص منحصربه‌فرد آن -به ویژه دوام و قابلیت بازیافت آن- می‌تواند به چرخه ضایعات بازگردانده شود و پس از چرخه عمر خود، به عنوان یک محصول دوباره مورد استفاده قرار گیرد. این فرآیند به انرژی کمتری نسبت به تولید فولاد جدید از مواد خام نیاز دارد و در نتیجه انتشار دی‌اکسید کربن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. فولاد بازیافتی ذوب شده و به محصولات جدیدی تبدیل می‌شود که آنها نیز می‌توانند در پایان چرخه عمر خود بازیافت شوند- یک حلقه بسته تقریباً کامل.
میزان فولاد تولیدشده از قراضه افزایش یافته است- بیش از یک‌سوم فولاد تولیدشده در سطح جهان اکنون از مواد بازیافتی تهیه می‌شود. برای مکس اومان، مدرس ارشد در مطالعات سیستم‌های زیست‌محیطی و انرژی در دانشگاه لوند، سوئد، این پیشرفت‌ها مثبت هستند، اما برای مقابله با چالش‌های زیست‌محیطی که با آن مواجه هستیم کافی نیستند. او استدلال می‌کند که برای تبدیل شدن فولاد به یک منبع واقعی پایدار، فناوری‌های پیشرفته مورد نیاز است. او می‌گوید: «ما می‌توانیم و مقدار فولاد بازیافتی را افزایش خواهیم داد. اگر فولاد در یک کوره قوس الکتریکی با برق تجدیدپذیر ذوب شود، انتشار گازهای گلخانه‌ای نزدیک به صفر می‌شود.»
اومان پیشنهاد می‌کند که نوآوری‌های تکنولوژیک در صنعت فولاد که به احتمال زیاد موفق می‌شوند، مبتنی بر جایگزینی کوره‌های بلند زغال‌سنگ با روش‌های مبتنی بر سوخت‌های تجدیدپذیر است. این رویکرد به صورت آزمایشی در همکاری‌های دولتی و خصوصی در سوئد (HYBRIT) و آلمان (SALCOS) اجرا می‌شود. هر دو این پروژه‌ها روش‌هایی برای استفاده از برق -از انرژی‌های تجدیدپذیر- برای تولید هیدروژن و سپس استفاده از آن هیدروژن برای جایگزینی زغال‌سنگ کک‌سازی در مرحله کاهش فولادسازی ابداع کرده‌اند. این روش به جای دی‌اکسید کربن، آب را به عنوان محصول جانبی تولید می‌کند، بنابراین از نظر تئوری می‌تواند فولادی با آلایندگی صفر یا نزدیک به صفر تولید کند. اومان می‌گوید: «در اینجا هیچ ناشناخته فنی وجود ندارد. ما کاهش مستقیم هیدروژن را انجام داده‌ایم و الکترولیز وجود دارد. آنچه باید تایید شود این است که می‌توان آن را در مقیاس مقرون‌به‌صرفه و به شکل یکپارچه انجام داد.»
نکته مهم این است که تصمیم‌گیری بلندمدت باید به زودی انجام شود. با توجه به چرخه‌های طولانی سرمایه‌گذاری در این صنعت، سرمایه‌گذاران به زودی باید در مورد جایی که می‌خواهند در سال 2050 باشند، تصمیم بگیرند. اومان نتیجه می‌گیرد: «اگر می‌خواهید کوره‌های بلند را با احیای مستقیم هیدروژن جایگزین کنید، اساساً باید تا سال 2025 در مورد آن تصمیم بگیرید.»
فناوری‌های بازیافت پیشرفته
صنعت فولاد جهانی مدت‌هاست که سنگ‌بنای توسعه صنعتی بوده و بلوک‌های اساسی برای زیرساخت‌ها، تولید و کالاهای مصرفی بی‌شماری را فراهم می‌کند. با این حال، تولید فولاد مقادیر قابل توجهی زباله تولید کرده و چالش‌های زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. در سال‌های اخیر، این صنعت به طور فعال به دنبال راهبردهای دفع زباله و بازیافت پایدار بوده است تا ردپای زیست‌محیطی خود را به حداقل برساند.
پیشرفت در فناوری‌های بازیافت نقش اساسی در افزایش پایداری صنعت فولاد داشته است. روش‌های سنتی بازیافت فولاد شامل ذوب ضایعات فلزی برای تولید فولاد جدید بود، اما نوآوری‌های اخیر تکنیک‌های پیچیده‌تری را معرفی کرده‌اند. برای مثال، کوره‌های قوس الکتریکی (EAFs)، به عنوان جایگزینی با انرژی کارآمدتر برای کوره‌های بلند سنتی شناخته شده‌اند. EAFها از ضایعات فولاد بازیافتی به عنوان ورودی اولیه خود استفاده می‌کنند که مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را در مقایسه با فرآیند فولادسازی معمولی کاهش می‌دهد.
علاوه بر این، فناوری‌های نوظهور مانند فرآیندهای احیای مستقیم و فولادسازی مبتنی بر هیدروژن به عنوان تغییرات بالقوه در صنعت مورد بررسی قرار می‌گیرند. این روش‌ها پتانسیل کاهش شدید انتشار کربن مرتبط با تولید فولاد را دارند و راه را برای آینده‌ای پاک‌تر و پایدارتر هموار می‌کنند.
بازیابی گرمای اتلاف راه دیگری است که صنعت فولاد در حال بررسی برای افزایش پایداری خود است. فرآیند فولادسازی مقادیر قابل توجهی گرما تولید می‌کند که اگر به طور موثر مهار شود، می‌توان از آن برای تولید برق یا تامین گرما برای سایر فرآیندهای صنعتی استفاده کرد. با اجرای سیستم‌های بازیابی حرارت زباله، تولیدکنندگان فولاد نه‌تنها می‌توانند اثرات زیست‌محیطی خود را کاهش دهند، بلکه می‌توانند بازده انرژی را بهبود ببخشند و هزینه‌های عملیاتی کلی را کاهش دهند.
