معرفی پروژه فناوری تولید فولاد سبز هیدروژنی HYBRIT

صنعت فولاد یکی از مهم‌ترین صنایع مادر در جهان به شمار می‌رود. می‌توان گفت که قدیمی‌ترین و درعین‌حال پیشروترین صنایع فولادی حال حاضر جهان در قاره اروپا قرار دارند. بنابراین قابل‌درک است که چرا در دهه‌های اخیر یکی از اولویت‌های مهم قاره سبز حفظ و توسعه پایدار جایگاه این صنعت بوده است. صنعت فولاد در اروپا سالانه 110 میلیارد یورو به اقتصاد اروپا کمک می‌کند، باعث اشتغال 330 هزار نفر به‌طور مستقیم شده و از 1.6 میلیون شغل دیگر در بخش‌های مرتبط به‌طور غیرمستقیم حمایت می‌کند. تاکنون، دست‌یابی به دماهای بالای موردنیاز برای تولید فولاد بدون سوزاندن مقادیر زیادی از سوخت‌های فسیلی غیرممکن بوده است، در نتیجه، بخش فولاد در حال حاضر باعث ایجاد حدود 7 درصد از انتشار جهانی CO2 و 5 درصد از انتشار CO2 در اتحادیه اروپا است.

 پیشرفت‌های فناوری اخیر در صنعت تولید آهن و فولاد با استفاده از هیدروژن نوید تغییرات اساسی آن را در آینده می‌دهد. اینجاست که صندوق نوآوری اتحادیه اروپا به‌عنوان حامی اصلی توسعه پایدار در زمینه تولید فولاد سبز وارد می‌شود. این صندوق که از طریق درآمدهای سیستم تجاری آلاینده‌های اتحادیه اروپا (ETS) تأمین می‌شود، یکی از بزرگ‌ترین برنامه‌های سرمایه‌گذاری در جهان برای فناوری‌های نوآورانه سبز و پروژه‌های ردپای کربن صفر خالص را در این قاره حمایت می‌کند. نمونه مهم آن پروژه تکنولوژی آهن‌سازی هیدروژنی نوآورانه HYBRIT یا (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) با کمک مالی 143 میلیون یورویی از این صندوق است که قصد دارد محصول فولاد سبز را تا قبل از سال‌های 2026 تا 2030 به بازار عرضه کند. هدف اصلی این پروژه جایگزینی فرایندهای آهن‌سازی بر پایه فناوری کوره بلند مبتنی بر زغال‌سنگ (این روش دارای پتانسیل تولید 2.2 تن CO2 به ازای هر تن فولاد خام است) با فرایند احیای مستقیم مبتنی بر هیدروژن سبز (تولیدشده بدون سوخت‌های فسیلی) است. شرکای اصلی در کنسرسیوم HYBRIT از کشور سوئد بوده و شامل شرکت‌های فولادسازی SSAB، صنایع معدنی LKAB و توسعه انرژی Vattenfall هستند.

 این پروژه قرار است سالانه حدود 1.3 میلیون تن فولاد خام تولید کند که حدود 25 درصد از کل تولید فولاد خام سوئد را تشکیل می‌دهد. این فرایند با پتانسیل جلوگیری از انتشار 14.3 میلیون تن CO2e و گازهای گلخانه‌ای (GHG) در ده سال اول بهره‌برداری نقش چشمگیری در روند رسیدن به ردپای کربن صفر در تولید فولاد دارد. یک تأسیسات الکترولایزر جدید که در نوع خود اولین است، برای تولید هیدروژن در Gällivare با ظرفیت تقریباً 500 مگاوات با استفاده از انرژی الکتریکی بدون فسیل (عمدتاً بر پایه انرژی آب و باد) ایجاد خواهد شد. استفاده از هیدروژن به‌عنوان عامل احیاکننده امکان تبدیل مستقیم سنگ‌آهن به آهن اسفنجی را بدون انتشار گاز CO2 فراهم می‌کند. این پروژه شرکت SSAB را قادر می‌سازد تا دو واحد کوره بلند و واحد فولادسازی اکسیژنی با استفاده از کنورتور در Oxelösund را با یک کوره قوس الکتریکی جایگزین کند و از آهن اسفنجی هیدروژنی (H-DRI) به‌عنوان ماده اولیه برای تولید فولاد با کیفیت بالا بدون استفاده از زغال‌سنگ کک در مرحله احیا استفاده کند.

 پروژه پایلوت این فناوری در دانشگاه لولئو شمال سوئد، با همکاری متخصصان شرکت فولاد SSAB و دانشگاه Lulea توسعه داده شد. همکاری عالی بین مهندسان سه شرکت مالک (شرکت معدنی LKAB، شرکت انرژی Vattenfall و شرکت فولاد SSAB)، مؤسسات تحقیقاتی و دانشگاه‌های مرتبط، تیم را قادر ساخت تا علی‌رغم مشکلات راه‌اندازی و ساخت پایلوت پلنت در طول کووید، سریع‌تر از حد انتظار به هدف خود برسند. موفقیت پروژه پایلوت پلنت HYBRIT در انجام آزمون‌های متعدد در مقیاس کوچک‌تر راه را برای طراحی و راه‌اندازی پروژه نمونه اولیه (demonstration project) با مشخصات بالا بسیار هموار کرد.

 نتایج تحقیقات کیفی انجام‌شده بر روی آهن اسفنجی هیدروژنی (H-DRI) تولیدشده در پایلوت پلنت مذکور نشان می‌دهند که خواص مختلف مکانیکی، متالورژیکی و شیمیایی این محصول در مقایسه با آهن اسفنجی احیاشده با گاز طبیعی نه‌تنها پایین‌تر نیست، بلکه در بسیاری موارد خواص آن بهبود پیدا کرده است. دیدن این نتایج از جهات مختلف بسیار دلگرم‌کننده است؛ چراکه نه‌تنها مزایای آب‌و‌هوایی جایگزینی سوخت‌های فسیلی با هیدروژن حاصل از الکتریسیته بدون فسیل را تأیید می‌کند، بلکه اثبات می‌کند که کربن‌زدایی می‌تواند به فرایندها و محصولات صنعتی بهتر نیز منجر شود. این دانش جدید نتیجه مستقیم همکاری نزدیک زنجیره ارزش، تفکر مبتکرانه مصمم و تلاش‌های جسورانه در اجرای آزمایشی فناوری جدید است، دستورالعملی برای الگوبرداری سایر بخش‌های صنعتی.