احتجاز أو قطع الكربون لجعل الفولاذ أكثر مراعاة للبيئة؟

افتح ملخص المحرر مجانًا

رولا خلف، محررة الفايننشال تايمز، تختار قصصها المفضلة في هذه النشرة الأسبوعية.

خام الحديد + الفحم = الحديد + ثاني أكسيد الكربون. يعد هذا التفاعل الكيميائي، المعروف قبل وقت طويل من اختراع الجدول الدوري، جزءًا أساسيًا من عملية صناعة الصلب وقد ساعد في بناء العالم الحديث. لكن كل طن من الحديد يولد أكثر من طنين من ثاني أكسيد الكربون، مما يعطي قطاع الحديد والصلب أهمية كبيرة في معالجة تغير المناخ: فهو مسؤول عن عُشر انبعاثات الغازات الدفيئة السنوية العالمية.

وتساعد الأساليب الأكثر مراعاة للبيئة، مثل إعادة تدوير الفولاذ وإنتاج الحديد في أفران تعمل بالغاز الطبيعي، وهو وقود أحفوري أنظف إلى حد ما من الفحم. وهي توفر مجتمعة طرقا للحد من انبعاثات الكربون بنسبة تصل إلى 70 في المائة. وتمثل هذه الأساليب ما يقرب من ثلث إنتاج الصلب العالمي، والباقي من الأفران التي تعمل بالفحم.

حدود الأساليب الخضراء في صناعة الصلب

لكن لديهم قيود. وتقتصر عملية إعادة التدوير على المناطق التي يوجد بها ما يكفي من الفولاذ لاستخدامه كخردة، وهو ما يساعد أوروبا أكثر من آسيا. تتطلب عملية الغاز الطبيعي خام حديد عالي الجودة كمدخل، مما يضيف طبقات من التعقيد والتكلفة.

هناك نهج آخر يتمثل في عزل الانبعاثات بدلا من إطلاقها في الغلاف الجوي باستخدام تقنية تسمى احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS)، والتي تتطلب تعديلات على المحطات التي تعمل بالفحم. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى خفض الانبعاثات بنسبة تصل إلى 90 في المائة.

ولكن في البلدان التي لا تنتهج سياسات تهدف إلى معاقبة الانبعاثات، أو التي لا تدعم تركيب تكنولوجيا تنقية الغاز، فإن تركيب تكنولوجيا التقاط وتخزين الكربون في الأفران العالية القائمة التي تعمل بإحراق الفحم يشكل تعديلاً مكلفاً. علاوة على ذلك، في حين أن التكنولوجيا قد تقلل من كمية ثاني أكسيد الكربون المنتجة، فإن الأفران العالية سوف تستمر في توليد أشكال أخرى من التلوث، مثل السخام والكربون الأسود، مع ما يرتبط بذلك من مخاطر صحية.

طرق أخرى لخفض الانبعاثات

هناك نهجان يمكنهما خفض الانبعاثات دون تقديم شريان الحياة للفحم. تستخدم شركة Stegra، المعروفة سابقًا باسم H2 Green Steel، عملية تصنيع الفولاذ التقليدية ولكن باستخدام الهيدروجين الأخضر كوقود بدلاً من الغاز الطبيعي. وهي تقوم بتطوير أول مصنع تجاري للصلب الأخضر في العالم في بودن، السويد، جنوب الدائرة القطبية الشمالية.

وقد باعت مسبقًا نصف إنتاجها المستقبلي لشركات من بينها شركتا صناعة السيارات مرسيدس بنز وبورشه، وتخطط لبدء التشغيل في عام 2026، وتنتج حوالي 2.5 مليون طن من الفولاذ سنويًا، وترتفع إلى 5 ملايين بحلول عام 2030. وتبع ذلك منتجون آخرون خططًا لإنتاج 40 مليون طن. من إنتاج الصلب الأخضر سنويا.

لكن لا يتم حاليًا إنتاج سوى كمية محدودة من الهيدروجين الأخضر – المصنوع باستخدام الطاقة المتجددة لفصل الماء عن طريق التحليل الكهربائي. لذا تقوم شركة ستيغرا بتصنيع الوقود بنفسها باستخدام الطاقة المتجددة المحلية الرخيصة. والفولاذ أغلى ثمناً من النوع المعتمد على الفحم، لكنه أيضاً أعلى جودة، وهو ما يجعل شركات صناعة السيارات الأوروبية مستعدة لدفع ثمن أعلى مقابله. ويمكن لهذه التقنية أن تخفض انبعاثات الكربون بنحو 90 في المائة.

وبينما تستخدم شركة ستيجرا نوعًا مختلفًا من صناعة الصلب التقليدية، يحاول آخرون تجربة تقنيات أكثر إبداعًا باستخدام التحليل الكهربائي لخام الحديد. يتم استخراج الحديد باستخدام إما حمض، وهي عملية تعرف باسم الاستخلاص الكهربائي، أو تيار كهربائي، يعرف باسم التحليل الكهربائي للأكسيد المنصهر.

ويتم اختبار هذه الطريقة الثانية من قبل شركة إلكترا، ومقرها في ولاية كولورادو الأمريكية. وهي تعمل على تنقية خام الحديد في درجات حرارة أكثر اعتدالا من العمليات التقليدية، الأمر الذي من شأنه أن يسمح بإنتاج الحديد بشكل متقطع ويمكن تشغيله مباشرة على الطاقة المتجددة، مما يؤدي إلى خفض التكاليف. في الواقع، يمكن عكس العملية، وإطلاق الكهرباء مثل بطارية الحالة الصلبة حيث يتم تحويل الحديد مرة أخرى إلى خام الحديد.

ويمكن للتحليل الكهربائي لخام الحديد أن يقلل من انبعاثات الكربون بنسبة تصل إلى 97 في المائة مقارنة بنهج الفحم التقليدي. قد تعمل هذه العملية أيضًا على توسيع نطاق المواد التي يمكن معالجتها وتحويلها إلى حديد، وذلك باستخدام مواد كانت تعتبر في السابق نفايات: خام “تقطّعت به السبل” متسخ للغاية بحيث لا يمكن استخدامه في الأفران العالية.

لكن الاقتصاد لا يزال قائما على المضاربة. وتقول شركة إلكترا إنها تستطيع إنتاج الحديد بحوالي 215 دولارًا للطن، وهو ما لا يشمل سعر المواد الخام (قد يكون الخام العالق متاحًا مجانًا) وتكلفة تحويله إلى فولاذ. ويقارن هذا بمتوسط ​​تكلفة يبلغ حوالي 400 دولار للطن لإنتاج الفولاذ الخام في فرن يعمل بالفحم أو ما يصل إلى 800 دولار باستخدام الهيدروجين الأخضر.

وتهدف إلكترا إلى تحقيق إنتاج تجاري بحلول نهاية هذا العقد، بإنتاج أولي يبلغ حوالي 300 ألف طن سنويًا.

خاتمة

إن تخضير إنتاج الحديد والصلب يعني التعامل مع أسئلة أوسع حول تغير المناخ وإزالة الكربون. يمكن للشركات إما إضافة طبقات تكنولوجية جديدة إلى العمليات التقليدية أو استكشاف التقنيات الناشئة مع إمكانية التوسع، مقابل تكلفة.

والبديل هو البحث والتطوير في أساليب محفوفة بالمخاطر في مرحلة مبكرة. إن اكتشاف المزيج الصحيح هو أمر أساسي، وسيتطلب من الصناعة والممولين والحكومات إيجاد التوازن الصحيح.