التطور الحالي لمسارات تقنية إزالة الكربون في صناعة الصلب في الهند

تشير التقديرات إلى أن قدرة إنتاج الصلب في الهند قد تزيد إلى 300 مليون طن بحلول عام 2030 (كما هو مقترح في السياسة الوطنية للصلب الهندية لعام 2017) وربما تصل إلى 500 مليون طن بحلول عام 2050. تمثل صناعة الصلب في الهند حالياً 5% من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في البلاد و34% من الانبعاثات المشتركة لقطاعي التصنيع والبناء. مع زيادة إنتاج الصلب، سترتفع أيضاً انبعاثات غازات الاحتباس الحراري للصناعة. في ظل سيناريو "العمل كالمعتاد"، من المتوقع أن تتضاعف الانبعاثات تقريباً ثلاث مرات، لترتفع من 295 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون في عام 2020 إلى 837 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2050. لذلك، من الضروري استكشاف مسارات إزالة الكربون لصناعة الصلب الهندية لضمان وفائها بأهداف انبعاثات الكربون في الوقت المحدد.
حتى الآن، لم تحقق حلول التكنولوجيا النظيفة في صناعة الصلب الهندية التسويق بعد، وهي على الأكثر في مراحل البحث و/أو التجارب الأولية.
1. تحسين كفاءة الطاقة
يجب أن يكون تعزيز كفاءة الطاقة هو التركيز الأساسي لشركات الصلب الهندية. مقارنة بالمعايير الدولية، فإن استهلاك الطاقة في عملية إنتاج الصلب في الهند أعلى بشكل ملحوظ. هذا يرجع إلى حد كبير إلى انتشار الأفران العالية القديمة وغير الفعالة، بالإضافة إلى الاعتماد الكبير على عمليات الاختزال المباشر القائمة على الفحم.
2. تعزيز كفاءة استخدام الموارد
تحسين كفاءة استخدام الموارد هو رافعة مهمة أخرى للمساعدة في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في عملية إنتاج الصلب. مع نمو الطلب على الصلب في الهند، فإن تشجيع إعادة تدوير المواد أمر حاسم لتخفيف الآثار البيئية الضارة.
تشمل تدابير تحسين كفاءة استخدام الموارد زيادة استخدام الخردة الفولاذية في عملية صناعة الصلب، وإطالة عمر المنتج باستخدام مواد ذات جودة أعلى، وتقليل استهلاك الصلب باستخدام منتجات فولاذية عالية الجودة. تقلل هذه التدابير الطلب على إنتاج الصلب الخام ولها تأثير إيجابي على استخدام الطاقة وانبعاثات الكربون.
3. تحويل التقنيات
على المدى القصير، تعتبر تدابير تحسين كفاءة الطاقة وكفاءة استخدام الموارد حاسمة في المساعدة على تقليل انبعاثات الكربون واستهلاك الطاقة في عملية إنتاج الصلب.
من منظور متوسط إلى طويل الأجل، ستحتاج صناعة الصلب إلى اعتماد تقنيات جديدة منخفضة الكربون. سيتطلب هذا تحولاً من إنتاج الصلب القائم على الفحم الحالي إلى تقنيات قائمة على الغاز، مما يقلل بشكل كبير من الآثار البيئية. من الناحية الاقتصادية، سيصبح استخدام الغاز الطبيعي أو غاز التخليق خياراً تحويلياً ممكناً.
في الهند، إذا كانت التكلفة الإجمالية للغاز الطبيعي حوالي 6-8 دولارات لكل مليون وحدة حرارية بريطانية (MMBtu)، فإن الاختزال المباشر القائم على الغاز يمكن أن ينافس طرق الاختزال القائمة على الفحم. بعض مصانع الحديد المختزل المباشر (DRI) في الهند التي تستخدم الغاز الطبيعي كعامل اختزال تعتمد بالفعل على الغاز الطبيعي المستورد. على سبيل المثال، تستخدم شركة جيندال ساوث ويست (JSW) للصلب 100% من الغاز الطبيعي المستورد لإنتاج الحديد المختزل المباشر. تُستخدم غازات أخرى، مثل غاز أفران الكوك (COG) وغاز COREX، أيضاً في عدد قليل من مصانع الصلب في جميع أنحاء الهند.
4. تقنيات إزالة الكربون العميقة
لتحقيق إزالة الكربون في عملية إنتاج الصلب، لا يكفي مجرد تحسين كفاءة الطاقة والموارد؛ يجب التركيز على التطوير على نطاق تجاري للتقنيات الثورية - تقنية احتجاز الكربون، على سبيل المثال.
يمكن دمج إزالة ثاني أكسيد الكربون من غاز مصانع الصلب مع احتجاز ثاني أكسيد الكربون لتوفير مصدر غاز عالي المحتوى وعالي الجودة لثاني أكسيد الكربون لاحتجاز الكربون، وبالتالي تحقيق احتجاز ثاني أكسيد الكربون منخفض التكلفة ومنخفض الطاقة. تتبنى شركة PKU Pioneer عملية مشتركة من الامتزاز بتغير الضغط (PSA) وصندوق التبريد، مما يحافظ على إجمالي استهلاك الطاقة لاحتجاز طن واحد من ثاني أكسيد الكربون أقل من 2 جيجا جول. عند اقترانها بتقنية فصل أول أكسيد الكربون لغاز مصانع الصلب، يتم تقليل التكلفة الإجمالية بشكل أكبر.
تستخدم شركة PKU Pioneer مادة الامتزاز المحملة بالنحاس المطورة ذاتياً لتنقية أول أكسيد الكربون بكفاءة من غازات التغذية الغنية بالهيدروجين والنيتروجين والميثان، محققة نقاء يصل إلى 99.9%. تعالج تقنية فصل أول أكسيد الكربون بتقنية PSA التحدي الصناعي المتمثل في فصل أول أكسيد الكربون عن النيتروجين والميثان وقد تم تطبيقها على نطاق واسع في فصل وتنقية أول أكسيد الكربون عبر مختلف غازات التغذية. من بين أكثر من 50 حالة هندسية ناجحة، يعمل الآن مشروع وحدة PSA-CO التجريبي لشركة PKU Pioneer لشركة الصين للصلب (CSC). بعد تلبية المتطلبات الصارمة للدول المتقدمة، صدرت شركة PKU Pioneer أول تنقية PSA-CO مصنع إلى الولايات المتحدة في عام 2024. تلعب تقنية تنقية أول أكسيد الكربون بتقنية PSA دوراً حيوياً في التطوير المستمر لمسارات إزالة الكربون في إنتاج الصلب. على سبيل المثال، في عمليات الحديد المختزل المباشر القائمة على الغاز، يمكن استخدام أول أكسيد الكربون عالي النقاء المنفصل كعامل اختزال أو مادة خام كيميائية، مما يقلل بشكل كبير من الاعتماد على الفحم التقليدي ويخفض انبعاثات الكربون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن دمجه مع استخدام الهيدروجين لتوفير المزيد من الإمكانيات لإزالة الكربون العميقة في صناعة الصلب.