گاز کک‌سازی و انرژی تجدیدپذیر؛ مسیر جایگزین تولید آهن اسفنجی کم‌کربن
گروه: فولاد | کد خبر: ۸۲۶۹ | تاریخ: ۱۰ آبان ۱۴۰۵ - ۱۴:۳۵
تعداد پروژه‌های اعلام‌شده و در حال ساخت تولید آهن اسفنجی (DRI) در جهان از سال ۲۰۲۰ تاکنون بیش از ۵۰ درصد افزایش یافته است. با این حال، وابستگی بخش زیادی از این طرح‌ها به گاز طبیعی و رشد هزینه تأمین سوخت، توجیه اقتصادی آن‌ها را در برخی مناطق با چالش مواجه کرده است.
بر اساس مطالعه مؤسسه اقتصاد انرژی و تحلیل مالی (IEEFA)، این مسئله در مناطقی مانند اتحادیه اروپا، چین و هند که بخشی از گاز مورد نیاز خود را از طریق واردات گاز طبیعی مایع (LNG) تأمین می‌کنند، اهمیت بیشتری دارد. نوسان قیمت گاز می‌تواند هزینه تولید آهن اسفنجی را افزایش دهد و بر توان رقابت واحدهای تولیدی اثر بگذارد.
در این گزارش، استفاده از گاز کک‌سازی (COG) و توسعه برق تولیدشده از منابع تجدیدپذیر به‌عنوان راهکارهایی برای کاهش هزینه‌های انرژی و محدود کردن انتشار آلاینده‌ها پیشنهاد شده است. به اعتقاد کارشناسان IEEFA، بهره‌گیری از برق پاک در کارخانه‌های فولادسازی موجود می‌تواند وابستگی به گاز طبیعی و دیگر سوخت‌های فسیلی را کاهش دهد و زمینه تولید آهن اسفنجی با انتشار کربن کمتر را فراهم کند.
گاز کک‌سازی؛ گزینه‌ای برای تأمین خوراک واحدهای احیای مستقیم
گاز کک‌سازی یکی از محصولات جانبی فرآیند تولید کک از زغال‌سنگ کک‌شو است. این گاز به دلیل برخورداری از هیدروژن و متان، قابلیت استفاده در فرآیند احیای مستقیم آهن را دارد و می‌تواند بخشی از نیاز سوختی واحدهای تولید آهن اسفنجی را تأمین کند.
استفاده از این منبع علاوه بر کاهش هزینه تأمین گاز طبیعی، می‌تواند به کاهش انتشار آلاینده‌ها کمک کند و زمینه را برای حرکت تدریجی فولادسازان به سمت استفاده از هیدروژن سبز فراهم سازد.
این روش پیش‌تر نیز در صنعت فولاد مورد استفاده قرار گرفته است. هند از دهه ۱۹۹۰ تا سال ۲۰۱۴ از گاز کک‌سازی برای تولید آهن اسفنجی استفاده می‌کرد. هدف از این اقدام، کاهش هزینه‌های تأمین گاز طبیعی و زغال‌سنگ کک‌شو بود. از سال ۲۰۲۳ نیز ۲ شرکت بزرگ فولادسازی چین بار دیگر این رویکرد را در دستور کار قرار داده‌اند.
بر اساس تحلیل IEEFA، جایگزینی نیروگاه‌های اختصاصی با منابع انرژی تجدیدپذیر و برقی‌سازی کوره‌های پیش‌گرم و بازگرمایش در کارخانه‌های دارای کوره بلند، می‌تواند مصرف سوخت‌های فسیلی را کاهش دهد.
در بسیاری از این واحدها، گاز کک‌سازی برای تولید برق و تأمین حرارت مصرف می‌شود. اگر این نیازها از طریق برق تجدیدپذیر تأمین شوند، امکان انتقال گاز کک‌سازی به واحدهای احیای مستقیم فراهم خواهد شد. در نتیجه، کارخانه‌ها می‌توانند بدون افزایش مصرف گاز طبیعی، از این محصول جانبی برای تولید آهن اسفنجی استفاده کنند.
کاهش ۱۰ تا ۱۵ درصدی مصرف زغال‌سنگ کک‌شو
محاسبات مؤسسه IEEFA نشان می‌دهد استفاده گسترده‌تر از گاز کک‌سازی در تولید آهن اسفنجی می‌تواند مصرف زغال‌سنگ کک‌شو را در اتحادیه اروپا، چین و هند حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد کاهش دهد؛ حتی در شرایطی که قیمت گاز طبیعی بالا باشد.
کاهش مصرف این ماده اولیه می‌تواند بر بازار جهانی زغال‌سنگ کک‌شو اثر بگذارد و چشم‌انداز تقاضا برای کشورهای صادرکننده، از جمله استرالیا، را تغییر دهد. بنابراین، توسعه فناوری‌های جایگزین در صنعت فولاد تنها بر هزینه تولید اثرگذار نیست، بلکه می‌تواند الگوی تجارت مواد اولیه را نیز تحت تأثیر قرار دهد.
بررسی امکان اجرای طرح در کارخانه تیسن‌کروپ آلمان
گزارش IEEFA برای بررسی قابلیت اجرایی این روش، به برنامه شرکت تیسن‌کروپ (Thyssenkrupp) در شهر دویسبورگ آلمان اشاره کرده است. این شرکت قصد دارد واحدی با ظرفیت سالانه ۲.۵ میلیون تن آهن اسفنجی در این مجموعه راه‌اندازی کند.
برآوردهای این مؤسسه حاکی از آن است که جایگزینی منابع تولید برق با انرژی تجدیدپذیر و برقی‌سازی کوره‌های بازگرمایش در این کارخانه، می‌تواند حجم مورد نیاز گاز کک‌سازی برای فعالیت واحد احیای مستقیم را آزاد کند.
اجرای این راهکار امکان بهره‌برداری از واحد DRI بدون مصرف گاز طبیعی را فراهم می‌کند و می‌تواند انتشار مستقیم آلاینده‌ها را حدود ۱۰ درصد کاهش دهد. با این حال، تحقق این هدف به احداث ظرفیت قابل‌توجهی از نیروگاه‌های خورشیدی وابسته است. بر اساس محاسبات انجام‌شده، حدود ۲.۸ گیگاوات ظرفیت تولید برق خورشیدی برای اجرای این طرح مورد نیاز خواهد بود.
محدودیت‌های استفاده از گاز کک‌سازی در تولید آهن اسفنجی
با وجود مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی این روش، اجرای آن با محدودیت‌هایی همراه است. نیاز به ظرفیت بالای تولید برق تجدیدپذیر، ابهام در مقررات واردات انرژی در اتحادیه اروپا و موقتی بودن راهکار از جمله مواردی است که در گزارش IEEFA به آن‌ها اشاره شده است.
از آنجا که گاز کک‌سازی محصول جانبی فرآوری زغال‌سنگ است، استفاده از آن نمی‌تواند راهکار نهایی برای کربن‌زدایی صنعت فولاد باشد. با این حال، این فناوری می‌تواند در دوره گذار به کاهش هزینه‌های انرژی و انتشار آلاینده‌ها کمک کند و فرصت لازم برای توسعه روش‌های مبتنی بر هیدروژن سبز را فراهم آورد.
لاشلان رایت (Lachlan Wright)، تحلیلگر مؤسسه IEEFA و نویسنده این مطالعه، معتقد است فولادسازان برای کاهش وابستگی به کوره‌های بلند و حرکت به سمت تولید کم‌کربن، لزوماً نباید وابستگی خود به گاز طبیعی را افزایش دهند. به گفته وی، توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و برقی‌سازی هدفمند فرآیندهای صنعتی می‌تواند ریسک ناشی از نوسانات قیمت گاز را کاهش دهد و زیرساخت مورد نیاز برای تولید آهن با انتشار نزدیک به صفر را ایجاد کند.
تقاضای جهانی آهن اسفنجی تا سال ۲۰۵۰ به ۵۰۰ میلیون تن می‌رسد
هم‌زمان با افزایش پروژه‌های تولید آهن اسفنجی در جهان، پیش‌بینی‌ها از رشد تقاضای این محصول در دهه‌های آینده حکایت دارد. بر اساس برآورد مؤسسه میدرکس (Midrex)، تقاضای جهانی آهن اسفنجی تا سال ۲۰۳۵ به ۲۶۰ میلیون تن و تا سال ۲۰۵۰ به ۵۰۰ میلیون تن خواهد رسید.
کاهش انتشار کربن در صنعت فولاد، توسعه تولید از مسیر کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) و محدودیت عرضه قراضه باکیفیت از جمله عوامل مؤثر بر افزایش تقاضای جهانی آهن اسفنجی هستند.
بر اساس این پیش‌بینی، اروپا، خاورمیانه و شمال آفریقا (MENA) در سال ۲۰۳۵ بیش از نیمی از تقاضای جهانی این محصول را به خود اختصاص خواهند داد. این روند، ضرورت توسعه فناوری‌های تولید آهن اسفنجی با هزینه رقابتی و انتشار کربن کمتر را در این مناطق افزایش می‌دهد.
منبع: معدن مدیا
هیچ دیدگاهی درج نشده - اولین نفر باشید