ارتقاء کارخانه های آهن و فولاد می تواند معادل دو سال از انتشار کربن جهانی صرفه جویی کند

ارتقاء کارخانه‌های آهن و فولاد می‌تواند معادل دو سال از انتشار کربن جهانی صرفه‌جویی کند

 

بر اساس مطالعه جدیدی که توسط محققان ucl انجام شد، ارتقا یا بهسازی زود هنگام کارخانه های فرآوری آهن و فولاد جهان می تواند انتشار کربن را تا سال 2050 تا 70 گیگا تن کاهش دهد که تقریباً معادل دو سال انتشار خالص کربن جهانی است.

محققان دریافتند که با ارتقای تاسیسات تولید آهن و فولاد جهان، انتشار کربن را می‌توان به میزان 58.7 گیگاتن بین سال‌های 2020 تا 2050 کاهش داد، که تقریباً معادل دو سال انتشار خالص کربن جهانی است. علاوه بر این، آن‌ها دریافتند که با به جلو انداختن بازسازی‌های کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای پنج سال زودتر از زمانی که معمولاً برنامه‌ریزی می‌شوند، انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا 69.6 گیگاتن در آن بازه زمانی کاهش می‌دهند. تولید آهن و فولاد حدود 7 درصد به کل انتشار کربن جهانی کمک می کند.

برای توسعه این برنامه، این تیم یک پایگاه داده جامع از 19678 واحد فرآوری منفرد مستقر در 4883 کارخانه آهن و فولاد منفرد در سراسر جهان ایجاد کرد که بر اساس مشخصات فنی آنها شامل مکان، فناوری های پردازش، جزئیات عملیات، وضعیت و سن آنها فهرست شده است.

تولید آهن و فولاد یک فرآیند سنگین انتشار کربن است. محققان دریافتند 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. فن‌آوری‌هایی برای کاهش این پذیرش‌ها وجود دارد، اما ارتقاها گران و زمان‌بر هستند و بنابراین معمولاً فقط در پایان عمر عملیاتی واحد پردازش انجام می‌شوند.

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.

محققان دریافتند که اگر تمام واحدهای فرآوری در حال حاضر به منظور استفاده از فناوری کم آلایندگی در زمان پیش‌بینی‌شده بازسازی خود ارتقاء داده شوند، مجموع انتشار گازهای گلخانه‌ای از بخش آهن و فولاد بین سال‌های 2020 تا 2050 به میزان 58.7 گیگا تن کاهش می‌یابد، اما اگر همه اصلاحات انجام شود. و ارتقاء به جلو انجام شد و پنج سال زودتر به پایان رسید، کل صرفه جویی در کربن 16 درصد بیشتر در 69.6 گیگا تن خواهد بود.

اما این تیم همچنین تاکید می‌کند که تلاش‌های کاهش باید در سطح تاسیسات 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 حل یکسانی برای کربن زدایی 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. این مطالعه کاهش انتشار گازهای گلخانه ای خاص را که در صنعت آهن و فولاد ممکن است روشن می کند.

 

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 به 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 فولادی 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.

 

محققان تاکید می‌کنند که به دلیل گستردگی روش‌های تولید و طرح‌های کارخانه، ویژگی‌های ارتقای فردی و تلاش‌های کاهش هر واحد پردازش 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.

اولین نویسنده، دانشجوی دکتری تیان یانگ لی از دانشگاه تسینگ‌هوا گفت: «مطالعه ما مسیرهای مختلف کاهش انتشار co2 را در سطح کارخانه ارائه می‌کند، بهینه‌سازی زمان و نحوه مقاوم‌سازی هر کارخانه بر اساس مسیرهای پردازش، آخرین سال مقاوم‌سازی و طول عمر عملیات، و بر اهمیت آن تاکید می‌کند. بهسازی اولیه با فناوری‌های کربن‌زدایی عمیق برای دستیابی به انتشار خالص کربن صفر تا سال 2050.

 

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 بزرگ آهن و فولاد منتشر کننده 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 anshan چین، posco - pohang iron & steel کره جنوبی، shanghai baosteel چین، jiangsu shagang چین، گروه آهن و فولاد maanshan چین. محققان می‌گویند که مقاوم‌سازی این نیروگاه‌ها برای کاهش انتشار کربن، امکان‌پذیری برای سایر گیاهان مشابه را نشان می‌دهد.

 

این تحقیق توسط ucl رهبری شد و با همکاری دانشگاه tsinghua، دانشگاه پکن و کینگز کالج لندن انجام شد.