ارتقاء کارخانه‌های فولاد می‌تواند معادل دو سال انتشار کربن جهانی را کاهش دهد

رویکرد تحقیق

برای توسعه این برنامه، تیم تحقیقاتی یک پایگاه داده جامع از 19678 واحد فرآوری منفرد مستقر در 4883 کارخانه آهن و فولاد منفرد در سراسر جهان را ایجاد کرد که بر اساس مشخصات فنی آنها شامل مکان، فناوری های پردازش، جزئیات عملیات، وضعیت و سن آنها فهرست شده است. از این آهن و فولاد در ساخت انواع مقاطع آهنی و فولادی مانند قوطی آهن، پروفیل مبلی یا لوله مبلی استفاده می شود و به همین خاطر ضرورت وجود آنها انکارناپذیر است.

تولید آهن و فولاد یک فرآیند سنگین انتشار کربن است. دانشمندان کشف کردند که تا سال 2019، آخرین سالی که اطلاعات در دسترس است، 74.5 درصد از فولاد جهان در نیروگاه های زغال سنگ تولید می شود که انتشار کربن قابل توجهی را منتشر می کنند. فناوری‌هایی برای کاهش آن وجود دارد، اما ارتقاها گران و زمان‌بر هستند و بنابراین معمولاً فقط در پایان عمر عملیاتی واحد پردازش انجام می‌شوند.

بینش های پالایش و مقاوم سازی

پالایش نیز برای تجهیزات سخت است و واحدهای فرآوری منفرد در هر کارخانه باید به طور دوره ای مقاوم سازی شوند تا طول عمر عملیاتی آنها افزایش یابد. به طور کلی، 43.2 درصد از کارخانه‌های آهن و فولاد جهانی با فناوری‌های جدید مجهز شده‌اند یا فرآیندهای خود را برای افزایش طول عمر خود بهبود بخشیده‌اند. دفعات بازسازی آنها به تکنیکی که به کار می برند و سن آنها بستگی دارد، اما معمولاً بعد از 15 تا 27 سال استفاده رخ می دهد.

این تیم دریافت که اگر تمام واحدهای فرآوری در حال حاضر به منظور ترکیب فناوری کم آلایندگی در زمان پیش‌بینی‌شده خود ارتقاء داده شوند، مجموع انتشارات از بخش آهن و فولاد می‌تواند بین سال‌های 2020 تا 2050 به میزان 58.7 گیگا تن کاهش یابد، اما اگر همه اصلاحات انجام شود!

تلاش در سطح صنعت

به گفته محققان، تلاش‌های کاهشی باید در سطح تسهیلات فردی انجام شود و کربن‌زدایی کل صنعت آهن و فولاد به تلاش‌های انجام شده توسط هر کارخانه بستگی دارد. به دلیل پیچیدگی و تنوع روش های موجود در تولید فولاد در سراسر جهان، هیچ فناوری یا راه حلی برای کربن زدایی یک اندازه برای کل بخش وجود ندارد و هر واحد فرآوری باید به صورت جداگانه با توجه به مشخصات فنی خود ارتقا یابد.

پروفسور دابو گوان، نویسنده ارشد (مدرسه ساخت‌وساز پایدار UCL بارتلت) گفت: «نتایج ما پس‌زمینه روشنی را برای امکان دستیابی به انتشار خالص کربن صفر در تولید آهن و فولاد در آینده فراهم می‌کند. با مقاوم‌سازی کارخانه‌های موجود با فناوری‌های کم کربن، و بهبود جمع‌آوری و بازیافت قراضه، بخش آهن و فولاد می‌تواند انتشار کربن خود را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.

توزیع فناوری و توصیه ها

حدود 63 درصد از تولید فولاد جهان از نوعی کوره بلند اکسیژن است، در حالی که بیشتر ظرفیت باقیمانده توسط کوره های قوس الکتریکی تولید می شود. ارتقاء موجودی جهانی کوره های اکسیژن انفجاری بیشترین صرفه جویی خالص کربن را به همراه خواهد داشت که حدود 74 درصد از کل صرفه جویی کربن پیش بینی شده است. به روز رسانی کوره های قوس الکتریکی، دومین صرفه جویی خالص کربن را به خود اختصاص می دهد، در حدود 16٪ از کل پیش بینی شده، اگرچه این ممکن است توسط مقدار کل ضایعات موجود در سراسر جهان محدود شود زیرا این تکنیک به بازیافت فلزات موجود وابسته است.

محققان امیدوارند که از این داده‌ها برای شناسایی راه‌های بهبود یافته برای به‌روزرسانی کارخانه‌های فولاد پیر با فناوری‌های کاهش انتشار به منظور رسیدن سریع‌تر به انتشار خالص کربن استفاده شود. گردآوری این پایگاه داده جهانی در دسترس عموم از کارخانه‌های آهن و فولاد و ردیابی تمام سنین و فن‌آوری‌های آن‌ها به طور قابل توجهی جزئیات داده‌های مربوط به انتشار کربن تولید جهانی آهن و فولاد را بهبود بخشیده است.

راهنمایی برای سیاستگذاران

محققان تاکید می‌کنند که به دلیل گستره وسیع روش‌های تولید و طرح‌های کارخانه‌ها، ویژگی‌های ارتقای فردی و تلاش‌های کاهش هر واحد فرآوری باید به صورت جداگانه انجام شود. تحقیقات آنها به سیاست گذاران کمک می کند تا نقشه راهی برای زمان و چگونگی ارتقای کارخانه های آهن و فولاد برای دستیابی به اهداف کاهش انتشار ایجاد کنند.

نابرابری های جغرافیایی و انتشارات کلیدی

این پایگاه داده بینش های دیگری را در مورد صنعت آهن و فولاد نشان می دهد. از نظر جغرافیایی مناطق مختلف تمایل دارند از فناوری ها و تکنیک های متفاوتی بر اساس فناوری ها و مواد اولیه موجود در منطقه استفاده کنند. برخی از کربن فشرده ترین کارخانه های تولید مبتنی بر زغال سنگ در چین، ژاپن و هند متمرکز شده اند، در حالی که کارخانه هایی در خاورمیانه و آمریکای شمالی که دسترسی بیشتری به منابع گاز طبیعی دارند از تکنیک هایی استفاده می کنند که دی اکسید کربن نسبتاً کمتری منتشر می کنند.

پنج کارخانه برتر آهن و فولاد تولیدکننده کربن 7 درصد از کل انتشار CO2 از صنعت آهن و فولاد جهانی را تشکیل می دهند، اما تنها 0.1 درصد از کل 4883 کارخانه را تشکیل می دهند. آنها عبارتند از: آهن و فولاد انشان (چین)، پوسکو – آهن و فولاد پوهانگ (کره جنوبی)، بائوستیل شانگهای (چین)، جیانگ سو شاگانگ (چین)، گروه آهن و فولاد ماانشان (چین).