تحول در فولادسازی؛
حفظ محیط زیست و توسعه پایدار تنها در صنعت فولاد سبز امکان پذیر است
تقابل بین صنعت و محیط زیست یکی از مهمترین چالش‌های دنیای امروز است. صنعت، با توسعه‌ی روزافزون و تولیدات بیشتر، به تخریب منابع طبیعی و آلودگی محیط زیست منجر می‌شود. از طرفی، حفاظت از محیط زیست نیز نیازمند کاهش تولیدات صنعتی و استفاده‌ی بهینه از منابع است.
اما واقعیت این است که صنعت و محیط زیست نمی‌توانند بدون همکاری و تعامل با یکدیگر برقراری روابط پایدار و بهتری داشته باشند.
صنعت باید به روش‌های نوین و پایدار تولید محصولات اقتصادی و بهینه منجر شود. از طرفی، حکومت‌ها نیز باید با ایجاد قوانین و مقررات محیطی سختگیرانه، صنعت را به رعایت استانداردهای حفاظت از محیط زیست ملزم کنند. لازمه دوستی بین صنعت و محیط زیست، آگاهی و همکاری مردم و شرکت‌های صنعتی است.
همین موضوع بهانه‌ای شد تا با آقای دکتر خلیل سجاد دانش‌آموخته دکترای برق و عضو هیئت مدیره شرکت مهندسی بین‌المللی فولادتکنیک با نزدیک به 30 سال سابقه فعالیت در این حوزه و رئیس هیئت مدیره انجمن صنفی شرکت‌های اتوماسیون صنعتی به گفتگو بنشینیم و در مورد تولید فولاد سبز به عنوان یکی از نیازهای جدی زندگی بشر مدرن مصاحبه کنیم. آنچه در ادامه می‌خوانید حاصل این گفت و شنید است.
مفهوم فولاد سبز چیست و آیا اصلاً این موضوع امکان‌پذیر است؟ در این خصوص یک پارادوکسی وجود دارد … چون صنعت فولاد یک مصرف‌کننده منابع طبیعی و تولیدکننده آلاینده‌ها شناخته می‌شود. چرا که در چرخه تولید خود به مصرف مقدار زیادی آب نیاز دارد. از طرفی یکی از بزرگترین صنایع در انتشار دی‌اکسیدکربن و گازهای گلخانه‌ای به شمار می‌رود.
تاریخچه فولاد به شکل امروزی به چند قرن پیش باز می‌گردد که استفاده از روش کوره بلند متداول شد و امروزه نیز چیزی حدود 70 درصد تولیدات فولاد جهان با همین روش تولید می‌شود. در این روش به ازای تولید هر تن فولاد، حدود دو تن دی‌اکسیدکربن تولید می‌شود. در صنعت فولاد آلودگی دو دسته است؛ آلودگی ناشی از مشتقات، نیترات‌ها و سولفات‌ها و … که در سطح جغرافیای محدود و منطقه منتشر می‌شود و انتشار گازهای گلخانه‌ای که کل اکوسیستم کره زمین را تحت تأثیر قرار می‌دهد و در نهایت بحث گرمایش و تغییر آب و هوا را به دنبال دارد که به صورت مستقیم روی زندگی ما تأثیر می‌گذارد.
در ایران هم اکنون بیش از سی میلیون تن فولاد تولید می‌شود که کمترین نتیجه‌ی محیط زیستی آن، تولید بیش از 50 میلیون تن دی‌اکسیدکربن است. اما در حوزه مصرف آب در صنعت فولاد، تبلیغات منفی، بیش از اندازه است و واقعیت چیز دیگری است. بیشترین میزان مصرف آب در ایران در حوزه کشاورزی است و مصرف آب در صنعت فولاد، کمتر از یک درصد کل مصرف آب در کشور است. بنابراین مصرف آب در صنعت فولاد به آن شکلی که عنوان می‌شود نیست.
اما منظور از فولاد سبز چیست؟ باید گفت در تولید فولاد یکی از بخش‌های آلاینده ناشی از سوختن کک در کوره بلند و ریفورمینگ CH4 در ریفورمر و سپس احیاء گندله در ستون احیاءست که به صورت مستقیم دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند.
اما تولیدکنندگان فولاد سبز در تلاش هستند که این میزان از آلایندگی دی‌اکسیدکربن کم شود. به این منظور، یکی از روش‌های رایج، استفاده از مسیر احیای مستقیم با انجام تغییراتی بر روی آن است، به گونه‌ای که به جای استفاده از گاز احیای CO، از گاز H2 استفاده می‌شود و این گاز در نتیجه‌ی احیای سنگ آهن، در کوره به بخار آب تبدیل می‌شود و میزان آلایندگی به صفر نزدیک می‌شود.
اما تولید هیدروژن اگر درست برنامه‌ریزی و اقدام نشود می‌تواند خودش به یک چالش تبدیل شود. روش رایج در تولید هیدروژن، استفاده از الکترولایزر آب است، در این وضعیت به برق زیادی برای جدا کردن اکسیژن و هیدروژن از یک دیگر نیاز است. اگر انرژی برق مورد نیاز برای این جداسازی از سوخت فسیلی تأمین شود دوباره همان چرخه آلاینده انرژی فسیلی به تولید دی‌اکسیدکربن تکرار می‌شود اما در روش فولاد سبز از پنل‌های خورشیدی یا نیروی باد برای تولید برق الکتریکی سبز استفاده می‌شود که هیچ آلودگی زیست محیطی نداشته و کاملاً پاک و سبز است.
اهمیت تولید فولاد سبز در چیست؟
سال‌ها از توجه به انرژی‌های پاک و خورشیدی و تجدیدپذیر می‌گذرد و در حال حاضر هزینه‌های مربوط به تولید چنین انرژی کاهش یافته به نحوی که قیمت پنل‌های خورشیدی نسبت به 5 سال گذشته به یک چهارم رسیده است. بحث الکترولایزر هم بسیار مورد توجه قرار گرفته چرا که با تولید فولاد به این روش، نه تنها میزان آلایندگی بسیار کاهش می‌یابد بلکه قیمت محصول نهایی نیز به میزان چشم‌گیری کاهش می‌یابد. از سال 2023 قوانینی در حوزه حفاظت از محیط زیست اجرایی شد که تولیدکنندگان دی‌اکسیدکربن، باید جرایم نقدی بپردازند و این جریمه‌ها که مبالغ آن کم هم نیست تولیدکنندگان را به سمت تولید فولاد سبز سوق می‌دهد به نحوی که در چند سال آینده شاید اصلاً تولید فولاد به این شکل سنتی فعلی صرفه اقتصادی نداشته باشد.
ما در قرنی زندگی می‌کنیم که تغییرات اقلیمی و آب و هوایی یکی از مهمترین چالش‌های پیش روی انسان است مسلماً هرگونه اقدامی در جهت بهبود انتشار گازهای گلخانه‌ای بر کیفیت زندگی انسان و آینده زمین تأثیرگذار خواهد بود. از این منظر در ایران تا چه اندازه به انرژی‌های تجدیدپذیر توجه شده است؟
سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی (ساتبا) در سال‌های اخیر اقدامات خوبی انجام داده و چندین قانون در این خصوص در فرم‌های گوناگون پیشنهاد نموده که یکی از آن موارد خرید برق به مدت بیست سال، از تولیدکننده انرژی برق پاک است که با توجه به قیمت ارز و تورم سالانه این مبلغ، افزایش نیز میافت که این قانون در نوع خود بسیار جذاب و کاربردی بود و رفته‌رفته سرمایه‌گذاری در این زمینه افزایش یافت چرا که بحث تورم و افزایش قیمت ارز در این طرح، دیده شده و در این پروسه به تدریج، قوانین جدیدی به منظور جذب سرمایه‌گذار بیشتر، وضع شد. به عنوان مثال، فروش برق در یکی از این قوانین بصورت ارزی و با نرخ هر کیلووات ساعت 7 سنت در نظر گرفته شد.
یکی از جدیدترین و بهترین این قوانین در راستای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر، ماده 16 قانون جهش تولید دانش‌بنیان است که بر اساس آن، کلیه صنایع با دیماند بیشتر از یک مگاوات موظفند در سال اول، معادل یک درصد از انرژی الکتریکی مورد نیاز سالانه خود را از طریق احداث نیروگاه‌های تجدیدپذیر تأمین کنند و این میزان در پایان سال پنجم حداقل به پنج درصد برسد. این قانون همه صنایع کشور را موظف کرده که معادل درصدی از انرژیی که مصرف می‌کنند را از راه احداث نیروگاه تجدیدپذیر تأمین کنند و یا، از بورس انرژی تأمین و در غیر این صورت جریمه‌ی سنگینی پرداخت کنند.
هزینه‌ی خرید از بورس انرژی به گونه‌ای افزایش یافته است که در تاریخ 20 خرداد 1403، قیمت هر کیلووات ساعت برق در بورس انرژی، به نرخ عجیب 7100 تومان معامله شده است و در این شرایط، روش سوم یعنی پرداخت جریمه که همواره از هزینه‌ی بورس انرژی بیشتر است، به میزانی باورنکردنی، به صنایع خسارت خواهد زد.
بر همین اساس و به منظور کاهش هزینه‌های تولید بسیاری از صنایع با استناد به همین ماده 16 در حال ساخت نیروگاه هستند و اگر در بحث فرهنگ‌سازی نیز اقداماتی انجام شود بی‌شک، بسیاری از صنایع و واحدهای تجاری به سمت و سوی تولید انرژی پاک حرکت خواهند کرد.
قوانینی نیز برای دستگاه‌های اجرایی در بحث انرژی‌های تجدیدپذیر وضع شده که متأسفانه جدی گرفته نشده و تاکنون به صورتی واقعی، اجرایی نشده است.
با توجه به اینکه توسعه‌ی صنعت در تقابل با محیط زیست است برای دوستی این دو بخش مهم و حیاتی در بحث انرژی چه اقداماتی می‌توان انجام داد؟
یکی از مثال‌های خوبی که می‌توان به آن اشاره کرد شرکت نیپون استیل ژاپن است، که یکی از بزرگترین تولیدکنندگان فولاد جهان است. این شرکت، از سال‌های پیش به سمت کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و کم کردن آلاینده‌های پایدار حاصل از تولید حرکت کرده است. این مجموعه صنعتی بیش از 90 درصد انرژی مصرفی‌اش را بازیافت می‌کند که یک شاخص بسیار بزرگ در صنعت فولاد است بخشی از انرژی این شرکت از انرژی‌های پاک تأمین می‌شود و بخش دیگری از آن حاصل بازیافت انرژی است که در فرایند تولید استفاده می‌شود و دوباره به چرخه باز می‌گردد.
در بحث انرژی‌های پاک و کاهش مصرف انرژی‌های آلاینده موضوع دیگری که در سال‌های اخیر به صورت ویژه به آن توجه شده شهرهای هوشمند است. لطفاً بفرمایید چطور می‌توان این موضوع را در جامعه شهری محقق کرد؟
یکی از بزرگترین مشکلاتی که بشر شهرنشین با آن روبه‌رو است مسأله آلایندگی حمل و نقل و مصارف خانگی و تجاری ست. از مباحثی که برای عبور از این چالش می‌توان مطرح کرد بهینه‌سازی مصرف انرژی در ساختمان‌ها و حمل و نقل است. در ایران به دلیل کم بودن قیمت حامل‌های انرژی مصرف فزاینده‌ای داریم. شدت انرژی بحثی جدی ست. ما به راحتی مصرف می‌کنیم و الگوهای مصرف‌مان درست نیست.
ما با حجم ترافیک فزاینده‌ای در سطح کلان شهرها مواجه هستیم چرا که زیرساخت مناسبی در زمینه‌ی حمل و نقل عمومی وجود ندارد. هنوز فرهنگ استفاده از خودروهای برقی، جایگاه‌های سوخت‌گیری ویژه این خودروها و … فراهم نیست و در بخش ساختمان نیز ساختمان‌های هوشمند با مصرف انرژی سبز آنگونه که باید مورد توجه قرار نگرفته است. اما به زودی به آن مرحله میرسیم که دولتها موظف خواهند بود بابت آلایندگی ، خسارتهای زیست محیطی بپردازند.
در شهر هوشمند، ناوگان شهری در یک بستر یکپارچه‌ی اطلاعاتی قرار گرفته که مسئله‌ی ترافیک شهری به بهترین روش کنترل می‌گردد.
در شهر هوشمند، اطلاعات انرژی مصرفی خانه‌ها در یک بستر یکپارچه اطلاعاتی قرار گرفته که در نتیجه‌ی آن به بهترین روش می‌توان مصارف خانگی را کنترل نمود.
بهینه‌سازی مصرف انرژی از آنجایی اهمیت می‌یابد که منابع موجود در زمین برای ساکنان آن محدود و رو به پایان است از این رو تلاش در جهت ارائه راه‌حل در جهت هوشمندسازی ساختمان راهگشا خواهد بود. به نظر شما تا چه اندازه باید این موضوع را در ساختمان‌سازی و شهرسازی جدی گرفت؟
کم کردن مصارف انرژی باعث کم کردن آلایندگی‌های محیطی می‌شود و یکی از عناصر اولیه پیاده‌سازی یک ساختار هوشمند مدیریت انرژی الکتریکی شهری و توسعه‌ی شهر هوشمند، استفاده از کنتورهای هوشمند برق است که متاسفانه علی رغم شعارهای فراوان و پس از 15 سال، تاکنون به صورتی جدی پیاده‌سازی آن در سطح ملی انجام نشده است.
در صورتی که دست روی دست گذاشته شود و کماکان، انرژی رایگان در اختیار مردم قرار گیرد، شدت انرژی روزبه‌روز بیشتر و در نتیجه، حتی اگر منابع انرژی نامحدود باشد که نیست، آلودگی‌های محیط زیستی به حدی خواهد رسید که امکان ادامه‌ی حیات وجود نخواهد داشت. پس راهی باقی نمانده است، جز افزایش بسیار زیاد قیمت انرژی و به موازات آن، راه‌های افزایش بهره‌وری که مهمترین آن از مسیر هوشمندسازی می‌گذرد.
آیا فولاد سبز در کشورهای دیگر دنیا با استقبال روبه‌رو شده و کدام کشورها از این روش استفاده می‌کنند؟
در این خصوص اتفاقات خوبی در حال شکل‌گیری است. تا چند سال پیش تصور این بود که به لحاظ قیمت تمام شده، تولید فولاد سبز، امکان پذیر نیست. اما کاهش شدید قیمت پنل‌های خورشیدی و افزایش هزینه‌های محیط زیستی ناشی از آلاینده‌ها و افزایش شدید خسارت انتشار کربن و نیز کاهش قیمت تولید هیدروژن، وضعیت امروز تولید فولاد سبز را کاملا دگرگون کرده است.
اکنون پرداخت خسارت انتشار کربن، تنها به یک واحد صنعتی ختم نمی‌شود، بلکه کل زنجیره‌ی تولید یک محصول را در بر می‌گیرد. به بیان دیگر ممکن است، یک واحد صنعتی از بالاترین استانداردهای محیط زیستی برخوردار باشد، اما مواد اولیه‌ی مورد نیاز آن در اثر تولید در یک خط تولید با آلایندگی بالا تولید شده باشد، در این‌صورت آن واحد صنعتی پیشرفته نیز باید سهم قابل توجهی از انتشار کربن را به عنوان خسارت پرداخت کند.
با چنین روندی‌ست که هم‌اکنون یک واحد احیاء مستقیم کاملاْ هیدروژنی با انتشار کربن صفر در سوئد در حال ساخت است که در سال 2026 به بهره‌برداری می‌رسد و از هم‌اکنون کل تولید چند سال آن واحد پیش فروش شده است.
به عنوان نکته پایانی بفرمایید نقش و اهمیت بکارگیری اتوماسیون صنعتی، هوشمندسازی و تحول دیجیتال در تولید فولاد سبز که فاقد آلایندگی محیطی است چگونه است؟
فولاد سبز، تنها استفاده از انرژی سبز نیست بلکه کاهش میزان مصرف انرژی و حداکثر استفاده از انرژی‌های تلف شده در فرایند نیز هست و پیش نیاز کاهش مصارف و بازیافت انرژی جز از طریق جمع٬آوری داده در یک سیستم اتوماسیون صنعتی و تحلیل داده‌ها در یک سیستم هوشمند، امکان‌پذیر نیست.
بنابراین اتوماسیون صنعتی، هوشمندسازی و تحول دیجیتال، بخشی جدایی‌ناپذیر و تأثیرگذار در مسیر تولید فولاد سبز است.