مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : صنعت فولاد یکی از منابع اصلی انتشار گازهای گلخانه‌ای با نیاز انرژی قابل توجه است. در حال حاضر، %73 فولاد جهان از طریق کوره ذوب آهن اکسیژن پایه، مبتنی بر کک زغال‌سنگ تولید می‌گردد که حدود دو تن کربن‌دی‌اکسید به ازای هر تن فولاد تولید شده منتشر می‌نماید. این بررسی، فناوری‌های عمده، پیشرفت‌های اخیر، چالش‌ها و مقایسه‌های فنی‌اقتصادی فن‌آوری‌های فولادسازی را گزارش نموده و بر ادغام هیدروژن در فرآیندهای نوظهور و تاسیس آهن و فولادسازی تاکید می‌نماید. آزمایش‌های قابل توجهی به‌ویژه در آلمان برای جایگزینی زغال‌سنگ تزریق شده در لوله‌های انفجار کوره با هیدروژن در حال انجام است. با این حال، مشخص نیست که این رویکرد بتواند به دلیل چالش‌های فنی مرتبط، فراتر از %30 جایگزینی کک گسترش یابد. فناوری‌های ذوب مستقیم و بستر سیال می‌توانند 20 تا 30 درصد کربن‌دی‌اکسید کمتر بدون استفاده از جذب و ذخیره کربن منتشر کنند. پیامدهای انرژی هیدروژن در این فن‌آوری‌ها به‌عنوان جایگزینی برای گاز طبیعی و زغال‌سنگ هنوز به‌طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است. کاهش مستقیم سنگ آهن و ذوب ضایعات فولادی بر پایه هیدروژن در یک کوره قوس الکتریکی به نظر می‌رسد بالغ‌ترین مسیرهای فن‌آورانه تا به امروز هستند که قادراند انتشار کربن‌دی‌اکسید تا %95 کاهش دهند، اما به در دسترس بودن منابع غنی کنسانتره آهن به‌عنوان خوراک متکی هستند. فن‌آوری‌های کوره‌های میله‌ای، فرآیند رایج ساخت آهن کاهش یافته مستقیم هستند که بیش از 72 درصد از کل تولید سهم دارند. این فناوری با گاز طبیعی به‌عنوان سوخت اصلی و کاهنده توسعه یافته است. با این حال، اکنون در حال سازگاری است تا عمدتاً بر روی هیدروژن کار کند تا یک محصول آهن کاهش یافته مستقیم کم‌کربن تولید نماید. ساخت آهن و فولاد بر پایه پلاسما و الکترولیز از دیگر فناوری‌های بالقوه برای استفاده از هیدروژن با پتانسیل کاهش کربن‌دی‌اکسید بیش از %95 است. با این حال، این فن‌آوری‌ها در مرحله مقدماتی توسعه با سطح آمادگی فناوری زیر6 هستند. چالش‌های فناورانه بسیاری برای کاربرد هیدروژن در تولید فولاد نظیر چالش‌های توزیع گرما به دلیل فرآیند کاهش گرماگیر هیدروژن، متعادل نمودن مقدار کربن در فولاد تولید شده (به‌ویژه استفاده از آهن کاهش یافته مستقیم بدون کربن)، حذف مواد گنگ و تامین منابع هیدروژن تجدید‌پذیر مقرون به صرفه و سنگ آهن با کیفیت بالا (65> Fe)، وجود دارد. با کاهش کیفیت سنگ آهن در سراسر جهان، چندین شرکت در حال بررسی ذوب آهن کاهش یافته مستقیم قبل از فولادسازی، احتمالاً با استفاده از فناوری قوس غوطه‌ور برای از بین بردن مواد گنگ هستند. از این رو برای آزمایش پارامترهای فرآیند و کیفیت محصول، به تلاش‌های قابل توجهی در مقیاس آزمایشی و نیمه صنعتی نیاز است. تحلیل ما پیش‌بینی می‌کند که هیدروژن تا سال 2035 نقش مهمی در کربن‌زدایی صنایع فولاد ایفا خواهد نمود.
دانلود متن کامل : کربن‌زدایی و ادغام هیدروژنی صنایع فولاد: توسعه، چالش‌ها و تحلیل‌های فناوری اقتصادی اخیر
Doi: 10.1016/j.jclepro.2023.136391
ترجمه و ویرایش : زهرا تارخ
