موسسه سیگماس در این گزارش به بررسی یکی از مهمترین تحولات صنعتی قرن بیست و یکم میپردازد. صنعت فولاد به عنوان یکی از ارکان اصلی توسعه تمدن بشری، همواره با چالشی بزرگ به نام انتشار کربن روبرو بوده است. با افزایش فشارهای جهانی برای مقابله با تغییرات اقلیمی، شرکتهای پیشرو در حال بازتعریف فرآیندهای تولید خود هستند. در این میان، شرکت POSCO با معرفی تکنولوژی HyREX، چشماندازی نوین از فولادسازی بدون کربن را ترسیم کرده است که میتواند الگویی برای آینده این صنعت باشد.
چالش روشهای سنتی: عصر کوره بلند
برای درک اهمیت این نوآوری، ابتدا باید نگاهی به روشهای مرسوم داشت. سالیان متمادی است که تولید فولاد بر پایه کورههای بلند (Blast Furnace) استوار است. در این روش، سنگ آهن و زغالسنگ (به صورت کک) در دماهای بسیار بالا با یکدیگر واکنش میدهند. زغالسنگ در اینجا دو نقش ایفا میکند: هم به عنوان سوخت حرارتی و هم به عنوان عامل احیاکننده که اکسیژن را از سنگ آهن جدا میکند. محصول جانبی اجتنابناپذیر این فرآیند شیمیایی، دیاکسید کربن (CO2) است که سهم قابل توجهی در آلودگیهای صنعتی جهان دارد.
تکنولوژی FINEX: زیرساخت نوآوری
پیش از رسیدن به مرحله حذف کامل کربن، شرکت POSCO گامی مهم با توسعه تکنولوژی FINEX برداشت. بر خلاف روشهای سنتی که نیازمند فرآیندهای مقدماتی پرهزینه و آلودهکننده مانند کلوخهسازی (Sintering) و ککسازی هستند، تکنولوژی FINEX امکان استفاده مستقیم از سنگ آهن ریزدانه و زغالسنگ حرارتی را فراهم کرد. این تکنولوژی که بر پایه رآکتورهای بستر سیال بنا شده، نه تنها هزینهها و آلودگیها را کاهش داد، بلکه زیرساخت فنی لازم برای جهش بزرگ بعدی، یعنی HyREX را فراهم نمود.
انقلاب HyREX: جایگزینی هیدروژن با کربن
موسسه سیگماس نقطه عطف این تحول را در تکنولوژی احیای هیدروژنی یا HyREX شناسایی میکند. این فناوری یک تغییر بنیادین در شیمی فولادسازی است. در فرآیند HyREX، هیدروژن جایگزین زغالسنگ به عنوان عامل احیاکننده میشود.
در حالی که در کورههای قدیمی، ترکیب کربن با اکسیژنِ موجود در سنگ آهن منجر به تولید گاز گلخانهای CO2 میشد، در روش HyREX، هیدروژن با اکسیژن ترکیب شده و محصول خروجی صرفاً بخار آب (H2O) است.
مزیت رقابتی: رآکتورهای بستر سیال
یکی از ویژگیهای متمایز کننده رویکرد POSCO که موسسه سیگماس بر آن تاکید دارد، استفاده از رآکتورهای بستر سیال است. در روشهای معمولِ احیای مستقیم که از کورههای شفت (Shaft Furnace) استفاده میکنند، نیاز به گندلهسازی سنگ آهن وجود دارد. اما تکنولوژی HyREX با بهرهگیری از تجربه موفق FINEX، اجازه میدهد تا گاز هیدروژن با دمای بالا مستقیماً با پودر سنگ آهن در تماس قرار گیرد و فرآیند احیا را با کارایی بالا و بدون نیاز به آمادهسازیهای گرانقیمت انجام دهد.
چشمانداز ۲۰۵۰: به سوی کربن خنثی
نقشه راه ترسیم شده نشان میدهد که تا سال ۲۰۵۰، صنعت فولاد میتواند به طور کامل متحول شود. این برنامه شامل جایگزینی تدریجی کورههای بلند با تاسیسات HyREX و استفاده از کوره های قوس الکتریکی است. نکته کلیدی در این اکوسیستم، تامین هیدروژن مورد نیاز از طریق منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی است که به آن هیدروژن سبز گفته میشود. بدین ترتیب، زنجیره تولید فولاد از ابتدا تا انتها عاری از انتشار کربن خواهد بود.
جمعبندی موسسه سیگماس
آنچه در فناوری HyREX مشاهده میشود، تنها یک پیشرفت فنی نیست، بلکه پاسخی استراتژیک به ضرورتهای زیستمحیطی جهان امروز است. موسسه سیگماس بر این باور است که گذار از کربن به هیدروژن، نه یک انتخاب، بلکه مسیری اجتنابناپذیر برای بقای صنایع سنگین در آینده خواهد بود. این تکنولوژی نویدبخش دورانی است که در آن توسعه صنعتی و حفظ محیط زیست در تضاد با یکدیگر نبوده و میتوانند در یک راستا حرکت کنند.