به گزارش توسعه ۲۴؛ در سالهای اخیر، صنعت فولاد جهان در یکی از بزرگترین دورههای تحول خود قرار گرفته است. فشار برای کاهش انتشار دیاکسیدکربن، افزایش هزینههای انرژی فسیلی، و سیاستهای اقلیمی سختگیرانه اتحادیه اروپا و سایر مناطق موجب شدهاند فرایندهای سنتی تولید فولاد بازنگری و جایگزینی شوند. سال جاری، یعنی ۲۰۲۶، دوره تثبیت و رقابت میان سه فناوری کلیدی فولاد کمکربن است: احیای مستقیم آهن با هیدروژن (DRI-H₂)، الکترولیز اکسید مذاب (MOE)، و بازیافت پیشرفته قراضه آهن و فولاد با کورههای قوس الکتریکی (EAF). این سه جریان بهطور موازی، چارچوب گذار جهانی به سمت فولاد پاک را تشکیل میدهند.
پیشگام بازار در مقیاس صنعتی
فرایند DRI بر پایه جایگزینی عامل احیاکننده زغالسنگ با هیدروژن سبز بنا شده است. در این فناوری، گاز هیدروژن در دمای حدود ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد با سنگآهن واکنش داده و اکسیژن آن را جدا میکند. محصول، آهن فلزی متراکم است که سپس در کوره قوس الکتریکی (EAF) ذوب شده و به فولاد تبدیل میشود. بهدلیل آنکه محصول جانبی این واکنش فقط بخار آب است، میزان انتشار CO₂ تا ۹۵ تا ۹۸ درصد کاهش پیدا میکند، در اروپا، شرکتهایی چون Hydnum Steel (اسپانیا)، HYBRIT (سوئد)، و ArcelorMittal Bremen (آلمان) در حال راهاندازی واحدهای صنعتی DRI هستند.
اما چالش اصلی، هزینه تولید هیدروژن سبز است. هر تُن فولاد DRI-H₂ نیاز به حدود ۵۰ تا ۶۰ کیلوگرم هیدروژن دارد و این هیدروژن باید با الکتریسیته پاک تولید شود. به همین دلیل، مناطقی چون اسپانیا و خاورمیانه که دارای برق خورشیدی ارزاناند، مزیت رقابتی بیشتری در این حوزه دارند. انتظار میرود تا پایان سال ۲۰۲۶، هزینه تولید فولاد به روش DRI-H₂ حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد بالاتر از فولاد سنتی باشد، اما با کاهش هزینه انرژیهای تجدیدپذیر تا ۲۰۳۰ به سطح برابر برسد.
نوآوری آزمایشگاهی در آستانه صنعتیشدن
الکترولیز اکسید مذاب یا MOE (Molten Oxide Electrolysis) یکی از پیشرفتهترین فناوریهای در دست توسعه است که هدف آن تولید مستقیم فولاد مایع از سنگآهن بدون نیاز به زغالسنگ یا هیدروژن است. در این روش، سنگآهن درون محلول اکسیدهای مذاب قرار میگیرد و با عبور جریان الکتریکی، اکسیژن آن جدا شده و آهن خالص در کف سلول تشکیل میشود. این فناوری برای نخستینبار توسط محققان MIT مطرح شد و شرکتهای بزرگ مانند Boston Metals و Tata Steel اکنون روی تجاریسازی آن کار میکنند.
ویژگی برجسته MOE در این است که هیچ ماده احیاکننده شیمیایی مورد نیاز نیست؛ برق تجدیدپذیر مستقیماً فرآیند را هدایت میکند. بنابراین، پتانسیل دستیابی به فولاد کاملاً بدون کربن در این مسیر وجود دارد. اما محدودیتهای فعلی شامل موارد زیر است:
نیاز به دمای بسیار بالا (بیش از ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد)،
پیچیدگی در طراحی مواد مقاوم در برابر خوردگی و حرارت،
و هزینه بالای الکترودهای ویژه آلیاژی.
با این حال، طبق برآوردهای بازار، MOE میتواند از سال ۲۰۳۰ به بعد به گزینهای رقابتی بدل شود. در سال جاری، سرمایهگذاریهای قابل توجهی از سوی اروپا و آمریکا برای مقیاسگذاری اولیه صورت گرفته است. اگر آزمایشهای پایلوت موفق باشند، این فناوری نقش کلیدی در حذف کامل وابستگی زنجیره فولاد به هیدروژن خواهد داشت.
بازیافت پیشرفته قراضه و فولاد ثانویه (EAF Advanced Recycling): بازتعریف چرخه عمر فولاد
بازیافت قراضه فولادی از دههها پیش وجود داشته، اما ترکیب آن با فناوریهای نو موجب جهشی کیفی در سالهای اخیر شده است. در روش EAF (Electric Arc Furnace)، قراضه فولادی با انرژی الکتریکی ذوب میشود. در نسخههای پیشرفته امروزی، سیستمهای جداسازی شیمیایی و شناسایی هوشمند آلیاژها با هوش مصنوعی به کار گرفته میشوند تا ناخالصیها مانند کروم یا مس حذف شده و فولاد حاصل با کیفیت فولاد اولیه رقابت کند.
مزیت کلیدی بازیافت این است که از استخراج سنگآهن و احیای مجدد جلوگیری میکند، و از نظر انرژی تا ۶۰٪ صرفهجویی دارد. در سال ۲۰۲۶، بیش از ۳۰ درصد فولاد جهانی از مسیر بازیافت تولید شده است، و این سهم به سرعت در حال رشد است؛ بهویژه در کشورهای صنعتی که زنجیره قراضه گسترده دارند (مانند آمریکا، ژاپن، و آلمان).
چالش این فناوری، کمبود قراضه با کیفیت بالا و پراکندگی منابع آن است. بسیاری از کشورها هنوز سیستمهای جمعآوری کارآمد ندارند. با این وجود، با پیشرفت هوش مصنوعی و جداسازی نوری، سطح کیفی خروجی بازیافت به سرعت در حال افزایش است، بهطوری که تا ۲۰۳۰ ممکن است نیمی از فولاد جهان از مواد بازیافتی تولید شود.
تحول بازار فولاد کمکربن در سال ۲۰۲۶
سال جاری را میتوان نقطه تثبیت بازار فولاد کمکربن دانست. پس از مرحله آزمایش در سه سال گذشته، اکنون واحدهای صنعتی متعدد در حال بهرهبرداریاند. سوئد، اسپانیا، آلمان و چین به عنوان چهار قطب اصلی شناخته میشوند. پیشبینیها نشان میدهد حجم تولید فولاد سبز جهان در سال ۲۰۲۶ به ۴۰ میلیون تُن رسیده و تا پایان دهه به بیش از ۲۵۰ میلیون تُن میرسد.
از نظر اقتصادی نیز، شرکتهای خودروسازی و ساختمانی بهطور فزایندهای تقاضا برای فولاد کمکربن را افزایش دادهاند؛ زیرا قوانین اتحادیه اروپا و استانداردهای جدید کربن باعث شدهند محصولات صنعتی شامل ارزیابی چرخه عمر (LCA) شوند. شرکتهای بزرگ مانند Volvo، Mercedes-Benz، Siemens و Vestas اکنون قراردادهای بلندمدت خرید فولاد سبز منعقد کردهاند و ارزش تجاری این بخش به سرعت در حال صعود است.
همزمان، سیاستهای «مالیات مرزی کربن» در اتحادیه اروپا مزیت رقابتی فولادهای پاک را بالا بردهاند. در نتیجه، کارخانههایی مانند Hydnum Steel اسپانیا و HYBRIT سوئد نه تنها از جنبه زیستمحیطی، بلکه از لحاظ استراتژیک نیز به ستونهای جدید صنعت اروپا بدل شدهاند.
چشمانداز تحول صنعتی و آینده رقابت
فناوریهای فولاد کمکربن تا سال ۲۰۳۵ مسیر جهانی تولید را دگرگون خواهند کرد. روندها نشان میدهد ترکیب سهگانه زیر شکل غالب بازار خواهد شد:
۴۰ درصد فولاد دنیا از مواد بازیافتی با کورههای هوشمند الکتریکی،
۴۵ درصد از طریق احیای مستقیم با هیدروژن سبز،
و حدود ۱۵ درصد با الکترولیز مستقیم اکسید مذاب در مراکز صنعتی پیشرفته.
این تحول نه فقط فنی بلکه اقتصادی است: قیمت فولاد دیگر صرفاً تابع انرژی و مواد خام نیست، بلکه شاخص «کربن تعبیهشده» در آن نیز تعیینکننده است، شرکتهایی که زودتر به سمت تولید پاک میروند جایگاه رقابتی و اخلاقی خود را تثبیت میکنند.
اینگونه، فولاد به مثابه ستون فقرات تمدن صنعتی، اکنون در حال استانداردسازی دوباره است – از دوده و زغالسنگ به سوی نور خورشید و برق سبز. قرن بیستویکم، با پروژههایی همچون Hydnum Steel اسپانیا، وارد عصر فولاد بدون کربن شده است؛ صنعتی که در آن پایداری، نوآوری و رقابت همزمان معنا پیدا میکنند و سنگینی فولاد با سبکی مسئولیتپذیری اقلیمی در توازن قرار میگیرد.
انتهای پیام/
