فولاد برای محیط زیست
فولاد برای محیط زیست
روش معمول ساخت فولاد باعث تولید مقدار زیادی گازهای گلخانه ای می شود که گرما را در جو به دام می اندازد و از خروج آن جلوگیری می کند. با این حال، روش جدیدی برای تولید فولاد که MIT ابداع کرده است، می‌تواند فولادسازی را متحول کند و در نهایت جایگزینی ارزان‌تر و قوی‌تر تولید کند.
تولید فولاد در سراسر جهان در مجموع حدود 1.5 میلیارد تن در سال است. اطلاعات مربوط به صنعت می گوید هر تنی که تولید می شود تقریباً دو تن دی اکسید کربن تولید می کند. این 5 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای زمین را جمع می کند.
سه نفر امکان پیشبرد یک ایده کوچک را آغاز کردند – پروفسور شیمی مواد دونالد سادووی، استادیار متالورژی آنتوان آلانور و لان یین، دکترا. پیشینه – دکتر سادووی از ناسا کمک مالی دریافت کرد تا به دنبال راه هایی باشد که از طریق آن می توان اکسیژن در ماه تولید کرد تا در آینده، فضای ماه بتواند به یک پایگاه قابل سکونت تبدیل شود.
فرآیندی که او ابداع کرده بود، به نام الکترولیز اکسید مذاب، می توانست از اکسید آهن از خاک جمع آوری شده از ماه برای تولید اکسیژن فراوان استفاده کند.
این روش از یک آند ایریدیوم استفاده می‌کرد، اما از آنجایی که ایریدیوم گران است و منابع محدود است، این یک روش مناسب برای تولید فولاد فله در زمین نیست. Sadoway توضیح می دهد که یافتن یک جایگزین آسان نبود، زیرا اکسید آهن مذاب، در حدود 1600 درجه سانتیگراد، “یک محیط واقعا چالش برانگیز است.” «ذوب بسیار تهاجمی است. اکسیژن به سرعت به فلز حمله می کند.
اما مشکل توسط آلنور حل شد. پاسخی که به آن رسید آلیاژی بود که به طور طبیعی یک لایه نازک از اکسید فلزی را روی سطح خود تشکیل می دهد که به اندازه کافی ضخیم است تا از حمله بیشتر اکسیژن جلوگیری کند اما به اندازه کافی نازک است که جریان الکتریکی آزادانه از آن عبور کند. Sadoway می گوید که ترکیبات آلیاژ، آهن و کروم، «فراوان و ارزان هستند».
این فرآیند نه تنها انتشار گازهای گلخانه‌ای را فقط به اکسیژن محدود می‌کند، بلکه آن را به گزینه‌ای امکان‌پذیر برای کارخانه‌های کوچک مقیاسی که فولاد در مقادیر متوسط تولید می‌کنند تبدیل می‌کند.
او می‌گوید: کارخانه‌های فولادسازی معمولی تنها در صورتی سودآور هستند که بتوانند میلیون‌ها تن فولاد در سال تولید کنند، اما این فرآیند جدید می‌تواند برای تولید چند صد هزار تن در سال قابل اجرا باشد.
Sadoway می‌گوید که این فرآیند دارای کیفیت فوق‌العاده خالص فلز است.
همچنین می‌تواند برای تولید بدون کربن چندین فلز و آلیاژ دیگر که شامل نیکل، تیتانیوم و فرومنگنز می‌شود، سازگار شود.
این فناوری هنوز در مرحله نوپایی است و آزمایشات آن فقط در سطوح آزمایشگاهی انجام می شود.
در همین حال، Sadoway، Allanore و یک دانشجوی سابق شرکتی را برای توسعه یک نمونه اولیه کارخانه تشکیل داده‌اند که می‌تواند به بهترین شکل در یک مرکز تجاری مورد استفاده قرار گیرد. زمان برآورد شده – 3 سال برای طراحی ساخت و آزمایش چنین فناوری موفقیت‌آمیزی است.
فولاد مفیدترین، ارزان ترین و پر استفاده ترین فلز و نیز مهمترین محصول ساختمانی و مهندسی در جهان است. ظرفیت تولید فولاد در ایران در سال ۲۰۲۰ با رشد ۲۱/۴درصدی نسبت به سال ۲۰۱۹ از ۳۲ میلیون تن به حدود ۳۵ میلیون تن در سال رسیده است.
با وجود اثر گذاری صنعت فولاد بر اقتصاد و تاثیرات مثبت آن، در صورتیکه به مسائل زیست محیطی توجه نشود موجب خسارات جبران ناپذیری در این حوزه خواهد شد.
آلودگی های زیست محیطی صنعت فولاد شامل تولید پسماندهای جامد، پساب های صنعتی، آلودگی هوا و همچنین مصرف و آلودگی منالع آب می باشد.
متوسط مصرف آب با استاندارد جهانی برای فرآیند یکپارچه تولید فولاد ۲۸۱۶ متر مکعب در هر تن فولاد تولید شده است که میانگین تخلیه آب۲۵/۳متر مکعب بر تن فولاد است.
اما برای فرآیند قوس الکتریکی، متوسط مصرف ۲۸/۱ متر مکعب به ازای هر تن فولاد است که متوسط تخلیه۲۶/۵ متر مکعب در هر تن فولاد است. در نتیجه، مصرف آب کلی در هر تن فولاد تولید شده از۳/۳ متر مکعب تا ۱/۶ متر مکعب است و هدر رفت آب عمدتا به دلیل تبخیر است.
مطالعات انجام شده بر روی خروجی کارخانجات تولیدی فولاد نشان داد، آلودگی این واحدها بالا بوده و کمترین توجهی نسبت بدان وجود ندارد.
همچنین میزان مصرف آب در کارخانجات فولاد داخلی نسبت به استاندارد جهانی بسیار بالاتر می باشد.
