การพัฒนาเส้นทางเทคโนโลยีการลดคาร์บอนในอุตสาหกรรมเหล็กของอินเดียในปัจจุบัน

คาดว่ากำลังการผลิตเหล็กของอินเดียอาจเพิ่มขึ้นเป็น 300 ล้านตันภายในปี 2573 (ตามที่เสนอในนโยบายเหล็กแห่งชาติของอินเดียปี 2560) และอาจถึง 500 ล้านตันภายในปี 2593 อุตสาหกรรมเหล็กในอินเดียในปัจจุบันมีสัดส่วน 5% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดของประเทศ และ 34% ของการปล่อยรวมจากภาคการผลิตและการก่อสร้าง เมื่อการผลิตเหล็กเพิ่มขึ้น การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของอุตสาหกรรมก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ภายใต้สถานการณ์ "ธุรกิจตามปกติ" การปล่อยก๊าซคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเกือบสามเท่า จาก 295 ล้านตันของ CO₂ ในปี 2563 เป็น 837 ล้านตันของ CO₂ ภายในปี 2593 ดังนั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องสำรวจเส้นทางสำหรับการลดคาร์บอนในอุตสาหกรรมเหล็กของอินเดียเพื่อให้แน่ใจว่าจะบรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนตามกำหนดเวลา
ณ ขณะนี้ โซลูชันเทคโนโลยีสะอาดในอุตสาหกรรมเหล็กของอินเดียยังไม่บรรลุเชิงพาณิชย์ และอย่างมากที่สุดก็อยู่ในขั้นตอนการวิจัยและ/หรือนำร่องเท่านั้น
1. การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานควรเป็นจุดเน้นหลักสำหรับบริษัทเหล็กของอินเดีย เมื่อเทียบกับเกณฑ์มาตรฐานระหว่างประเทศ การใช้พลังงานในกระบวนการผลิตเหล็กของอินเดียสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ สาเหตุหลักมาจากการใช้เตาถลุงที่ล้าสมัยและไม่มีประสิทธิภาพ รวมถึงการพึ่งพากระบวนการรีดักชันโดยตรงที่ใช้ถ่านหินเป็นหลัก
2. การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร
การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ช่วยลดการปล่อย CO₂ ในกระบวนการผลิตเหล็ก เนื่องจากความต้องการเหล็กในอินเดียเพิ่มขึ้น การส่งเสริมการรีไซเคิลวัสดุจึงเป็นสิ่งสำคัญในการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์
มาตรการในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร ได้แก่ การเพิ่มการใช้เศษเหล็กในกระบวนการผลิตเหล็ก การยืดอายุผลิตภัณฑ์โดยใช้วัสดุคุณภาพสูงขึ้น และการลดการใช้เหล็กโดยใช้ผลิตภัณฑ์เหล็กเกรดสูง มาตรการเหล่านี้ช่วยลดความต้องการการผลิตเหล็กดิบและมีผลดีต่อการใช้พลังงานและการปล่อยคาร์บอน
3. การเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยี
ในระยะสั้น มาตรการในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรเป็นสิ่งสำคัญในการช่วยลดการปล่อยคาร์บอนและการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตเหล็ก
จากมุมมองระยะกลางถึงระยะยาว อุตสาหกรรมเหล็กจะต้องนำเทคโนโลยีคาร์บอนต่ำใหม่มาใช้ ซึ่งจะต้องเปลี่ยนจากการผลิตเหล็กที่ใช้ถ่านหินเป็นหลักในปัจจุบันไปเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ก๊าซ ซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ จากมุมมองทางเศรษฐกิจ การใช้ก๊าซธรรมชาติหรือก๊าซสังเคราะห์จะกลายเป็นทางเลือกในการเปลี่ยนแปลงที่ทำได้
ในอินเดีย หากต้นทุนก๊าซธรรมชาติถึงฝั่งอยู่ที่ประมาณ $6-8 ต่อ MMBtu (ล้านหน่วยความร้อนบริติช) แล้วการรีดักชันโดยตรงที่ใช้ก๊าซอาจแข่งขันกับกระบวนการรีดักชันที่ใช้ถ่านหินได้ โรงงาน DRI (เหล็กรีดิวซ์โดยตรง) บางแห่งในอินเดียที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นตัวรีดิวซ์นั้นอาศัยก๊าซธรรมชาติที่นำเข้า ตัวอย่างเช่น เหล็ก Jindal South West (JSW) ใช้ก๊าซธรรมชาติที่นำเข้า 100% สำหรับการผลิต DRI ของตน ก๊าซอื่นๆ เช่น ก๊าซเตาอบโค้ก (COG) และก๊าซ COREX ก็ถูกใช้ในโรงเหล็กบางแห่งทั่วอินเดีย
4. เทคโนโลยีการลดคาร์บอนแบบลึก
เพื่อให้บรรลุการลดคาร์บอนในกระบวนการผลิตเหล็ก การปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานและทรัพยากรเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ จุดเน้นต้องอยู่ที่การพัฒนาเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำในระดับการค้า เช่น เทคโนโลยีการดักจับคาร์บอน
การกำจัด CO₂ ออกจากก๊าซของโรงเหล็กสามารถบูรณาการกับการดักจับ CO₂ เพื่อให้แหล่งก๊าซที่มีปริมาณ CO₂ สูงและคุณภาพดีสำหรับการดักจับคาร์บอน ซึ่งจะช่วยให้การดักจับ CO₂ มีต้นทุนต่ำและใช้พลังงานต่ำ PKU Pioneer ใช้กระบวนการรวมของการดูดซับแบบสวิงความดัน (PSA) และกล่องเย็น ทำให้การใช้พลังงานทั้งหมดในการดักจับ CO₂ หนึ่งตันต่ำกว่า 2 GJ เมื่อใช้ร่วมกับ เทคโนโลยีการแยก CO สำหรับก๊าซของโรงเหล็ก ต้นทุนรวมจะลดลงอีก
PKU Pioneer ใช้ตัวดูดซับที่โหลดด้วยทองแดงที่พัฒนาขึ้นเองเพื่อทำให้ CO บริสุทธิ์ จากก๊าซป้อนที่อุดมด้วย H₂, N₂ และ CH₄ โดยมีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.9% เทคโนโลยีการแยก CO ด้วย PSA สามารถแก้ปัญหาทางอุตสาหกรรมในการแยก CO ออกจาก N₂ และ CH₄ และได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการแยกและทำให้ CO บริสุทธิ์จากก๊าซป้อนต่างๆ ในบรรดากรณีโครงการทางวิศวกรรมที่ประสบความสำเร็จกว่า 50 กรณี โครงการนำร่องหน่วย PSA-CO ของ PKU Pioneer สำหรับ China Steel Corporation (CSC) ได้เริ่มดำเนินการแล้ว หลังจากผ่านข้อกำหนดที่เข้มงวดของประเทศที่พัฒนาแล้ว PKU Pioneer ได้ส่งออก การทำให้บริสุทธิ์ PSA-CO โรงงานแห่งแรกไปยังสหรัฐอเมริกาในปี 2567 เทคโนโลยีการทำให้ CO บริสุทธิ์ด้วย PSA มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเส้นทางการลดคาร์บอนในการผลิตเหล็กอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการรีดักชันโดยตรงที่ใช้ก๊าซ (DRI) CO ที่มีความบริสุทธิ์สูงที่แยกได้สามารถใช้เป็นตัวรีดิวซ์หรือวัตถุดิบทางเคมี ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาถ่านหินแบบดั้งเดิมและการปล่อยคาร์บอนลงได้อย่างมาก นอกจากนี้ ยังสามารถบูรณาการกับการใช้ไฮโดรเจนเพื่อให้มีความเป็นไปได้มากขึ้นสำหรับการลดคาร์บอนแบบลึกในอุตสาหกรรมเหล็ก