مسیر چین به سوی فولاد کم‌کربن چگونه است؟

به گزارش فولاد نیوز، امروزه چین مسئول ۵۵ درصد از تولید فولاد جهانی و بیش از ۶۰ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای صنعت فولاد در سطح جهان است. بنابراین، موفقیت در کاهش کربن این کشور مستقیماً به آینده صنعت فولاد چین وابسته است. تولید یک تن فولاد نورد شده در چین به طور متوسط ۲.۳۳ تن دی‌اکسید کربن تولید می‌کند، در حالی که میانگین جهانی این مقدار ۱.۹۲ تن است. پس ظرفیت کاهش انتشار بسیار زیاد است و به تدریج در قالب سیاست‌های اقلیمی پکن در حال تحقق است. اثربخشی این سیاست‌ها تا حد زیادی به نتایج امسال بستگی دارد، زیرا چین قصد دارد در این بازه زمانی به اهداف بلندپروازانه‌ای دست یابد.

سیاست دولتی سبز

در سال ۲۰۲۰، دولت چین برنامه ملی «۱+N» را برای رسیدن به صفر انتشار دی‌اکسید کربن تا سال ۲۰۶۰ تصویب کرد. در چارچوب این استراتژی، سیستم تجارت انتشار گازهای گلخانه‌ای ملی چین (ETS CH) از جولای ۲۰۲۱ در این کشور فعال شده است. این سیستم در حال حاضر حدود ۳۵ درصد از کل انتشار دی‌اکسید کربن اقتصاد چین را پوشش می‌دهد که سهم بخش انرژی است.

تا امروز، ۲۱۶۲ شرکت برق، معادل ۹۹.۵ درصد از کل شرکت‌کنندگان بازار، در ETS CH حضور دارند. از سال ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۴، حجم کل معاملات سهمیه به ۶۳۴ میلیون تن رسید که ارزش تجمعی آن ۶.۰۶ میلیارد دلار بوده است. در سال ۲۰۲۴ به تنهایی، ۱۸۸ میلیون تن معامله شده که ارزش آن ۲.۵۲ میلیارد دلار بوده است.

در مارس امسال، وزارت اکولوژی و محیط زیست چین اعلام کرد که آماده‌سازی‌ها برای گسترش ETS CH به پایان رسیده است. طبق گفته نماینده وزارت، لیو شیژه، در سال‌های ۲۰۲۵-۲۰۲۶، بازار سهمیه ملی گازهای گلخانه‌ای هشت بخش دیگر را نیز پوشش خواهد داد که از جمله آن‌ها صنعت فولاد است که ۱۷ درصد از کل انتشار دی‌اکسید کربن چین را به خود اختصاص می‌دهد.

مشابه بخش انرژی، ابتدا سهمیه‌های انتشار به شرکت‌ها به صورت رایگان تخصیص داده می‌شود و در آینده کل سهمیه کاهش خواهد یافت که منجر به افزایش قیمت انتشار گازها خواهد شد. در حال حاضر هزینه انتشار برای شرکت‌های انرژی ۱۲.۵ دلار به ازای هر تن دی‌اکسید کربن است، در حالی که در سال ۲۰۲۲ این مقدار ۷.۴ دلار بود. اجرای این سیستم با افزایش تدریجی هزینه، محرکی مهم برای کاهش کربن در صنعت فولاد چین خواهد بود.

از دیگر ابزارهای تنظیم دولتی، می‌توان به برنامه ویژه اقدام برای صرفه‌جویی در انرژی و کاهش انتشار کربن در صنعت فولاد اشاره کرد که توسط کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی چین (NDRC) در جولای ۲۰۲۴ تصویب شده است.

مقامات چینی به طور دوره‌ای بهره‌برداری از ظرفیت‌های فولادسازی را به دلایل زیست‌محیطی محدود می‌کنند، به‌ویژه برای مقابله با آلودگی هوا. طبق تصمیم NDRC، این محدودیت‌ها شامل شرکت‌های فولادی نمی‌شود که به سطح انتشار کلاس A دست یافته‌اند.

ادارات دولتی حق دارند صادرات محصولات فولادی پرانرژی را محدود یا حتی به‌طور کامل ممنوع کنند، در حالی که محصولات فولادی کم‌انرژی در اولویت قرار می‌گیرند.

مقامات محلی نیز اجازه صدور مجوز برای ساخت کارخانه‌های فولاد جدیدی که الزامات کاهش و جایگزینی مصرف زغال‌سنگ، کاهش منطقه‌ای و کنترل کامل انتشار را رعایت نکنند، ندارند.

علاوه بر این، تعرفه‌های برق بالاتری برای شرکت‌های فولادی با عملکرد زیست‌محیطی کلاس C و D اعمال می‌شود. NDRC برنامه دارد تا پایان ۲۰۲۵ به اهداف زیر دست یابد:

* کاهش ۱ درصدی مصرف برق به ازای هر تن آهن خام و فولاد در کارخانه‌های BF-BOF نسبت به ۲۰۲۳؛
* کاهش ۲ درصدی مصرف برق به ازای هر تن فولاد در کارخانه‌های EAF؛
* کاهش ۲۰ میلیون تن مصرف زغال‌سنگ و ۵۳ میلیون تن انتشار CO2 نسبت به ۲۰۲۳.

شایان ذکر است که در سال ۲۰۲۴، هیچ پروژه جدیدی برای BF-BOF تایید نشده است و مجوزها فقط برای ساخت کارخانه‌های EAF با ظرفیت مجموع ۷.۲ میلیون تن در سال صادر شده است.

بدین ترتیب، دولت چین به‌طور مستمر شرکت‌های فولادی محلی را به سوی تغییرات سبز سوق می‌دهد، که در درجه اول شامل استفاده از فناوری‌های صرفه‌جویی در انرژی، دیجیتال‌سازی و جایگزینی سنگ‌آهن درجه پایین با سنگ‌آهن درجه بالا است.

این تغییرات باید هم‌اکنون اتفاق بیفتند. در میان‌مدت، چین قصد دارد با استفاده از تولید فولاد بازیافتی با فناوری R-EAF انتشار کربن را کاهش دهد.

مسیر کوتاه

تولید فولاد با کوره قوس الکتریکی (EAF) در چین به «مسیر کوتاه» معروف است. این بخش در حال حاضر جزو بخش‌های نیچ در صنعت فولاد چین محسوب می‌شود و بهره‌برداری از آن کمتر از BF-BOF است. بنابراین، سهم تولید فولاد قوس الکتریکی در کل تولید فولاد چین کمتر از ظرفیت اسمی آن است.

با این حال، بر اساس محاسبات اندیشکده تغییرات اقلیمی E3G، افزایش سهم تولید فولاد بازیافتی EAF به ۵۶ درصد از کل تولید فولاد می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای چین را تا سال ۲۰۵۰ نسبت به سال ۲۰۲۰ به میزان ۳۹ درصد کاهش دهد. به همین دلیل این بخش اهمیت زیادی دارد. اما صنعت فولاد چین در مسیر «کوتاه» با یک مانع جدی مواجه است.

در ابتدا، هدف تعیین شده دستیابی به سهم ۲۰ درصدی EAF در کل تولید فولاد تا سال ۲۰۲۵ بود، یعنی دو برابر رقم سال ۲۰۲۳. این امر مستلزم کارکرد کامل تمامی کارخانه‌های الکتریکی موجود و احداث کارخانه‌های جدید است.

در حال حاضر، در چین کوره‌های قوس الکتریکی با ظرفیت کل ۴۸ میلیون تن در حال ساخت هستند، در حالی که کارخانه‌های ناکارآمد EAF با ظرفیت ۲۱ میلیون تن باید تعطیل شوند. بنابراین، افزایش واقعی ظرفیت ۲۷ میلیون تن خواهد بود که برای تولید ۲۰۰ میلیون تن فولاد الکتریکی در سال کافی نیست. به همین دلیل، NDRC هدف سهم ۱۵ درصدی EAF را برای سال ۲۰۲۵ تعیین کرده است که معادل تولید ۱۴۳ تا ۱۵۰ میلیون تن فولاد است که با ظرفیت فعلی مطابقت دارد.

بنابراین، رشد صنعت فولاد قوس الکتریکی در چین از اهداف قبلی عقب‌تر است که علت آن کمبود قراضه به عنوان ماده اولیه EAF است. مصرف قراضه چین در سال ۲۰۲۴ برابر ۲۱۴ میلیون تن بود، اما فقط ۳۰ درصد از این مقدار در تولید فولاد قوس الکتریکی استفاده شده است، زیرا بخش عمده‌ای از آن همراه با آهن خام وارد فرآیند BOF می‌شود.

مقامات راه حل این مشکل را افزایش تامین قراضه به ۳۰۰ میلیون تن در سال ۲۰۲۵ می‌دانند. محرک این امر برنامه‌های یارانه دولتی برای مصرف‌کنندگان خودرو و لوازم خانگی جدید است که از یک سو موجب افزایش قراضه فرسوده می‌شود و از سوی دیگر بار تولید بر کارخانه‌های مهندسی مکانیک را بالا می‌برد که ضایعات تولیدی آن‌ها منبع اصلی تامین قراضه است.

علاوه بر این، در ژوئن امسال، انجمن آهن و فولاد چین (CISA) پیشنهاد کرد که قراضه فولادی به فهرست مواد بحرانی افزوده شود که به معنای محدودیت یا ممنوعیت کامل صادرات آن خواهد بود.

اما حتی این اقدامات هم نمی‌تواند به طور کامل پایه منابع لازم برای انتقال کامل به تولید فولاد بازیافتی R-EAF را فراهم کند، با وجود قدرت بالای صنایع ماشین‌سازی چین و امکان واردات قراضه، چرا که صنعت فولاد این کشور از این هم قوی‌تر است. بنابراین، کاهش نهایی کربن در فولاد چین تنها با فناوری‌های هیدروژنی امکان‌پذیر است.

ظرفیت هیدروژنی

چین پیشتاز در استفاده صنعتی از هیدروژن است. در سال ۲۰۲۴، تولید هیدروژن در این کشور ۳.۵ درصد افزایش یافته و به ۳۶.۳ میلیون تن رسیده است، طبق گزارش اداره ملی انرژی چین (NEA). با این حال، بخش عمده این هیدروژن «خاکستری» و «آبی» است که بر پایه فناوری‌های SMR و ATR تولید می‌شود و دوستدار محیط زیست نیستند. سهم هیدروژن سبز در این میزان ناچیز است.

با این حال، پیشرفت‌هایی حاصل شده است. در سال ۲۰۲۴، چین ۳۵ پروژه جدید تولید هیدروژن سبز با ظرفیت کل ۴۸ هزار تن را آغاز کرد. در نتیجه، ظرفیت صنعت هیدروژن سبز به ۱۲۵ هزار تن در سال رسید که ۵۰ درصد ظرفیت جهانی است.

برای مقایسه، بزرگ‌ترین کارخانه تولید هیدروژن سبز اروپا متعلق به شرکت BASF با ظرفیت ۵۴ مگاوات است، در حالی که ظرفیت بزرگ‌ترین کارخانه چین (Sinopec Xinjiang Kuqa Green) برابر ۲۶۰ مگاوات است.

در سال ۲۰۲۰، NDRC برنامه بلندمدت توسعه انرژی هیدروژنی ۲۰۲۱-۲۰۳۵ را تصویب کرد که طبق آن، تا سال ۲۰۲۵ باید تولید هیدروژن سبز به ۱۰۰ تا ۲۰۰ هزار تن در سال برسد. بدین ترتیب، صنعت طبق برنامه در حال توسعه است.

در حال حاضر، استفاده از هیدروژن در صنعت فولاد محدود است.

از جمله پروژه‌های فعال، می‌توان به کارخانه گروه HBIS در منطقه ژانگجیاکو اشاره کرد که با استفاده از هیدروژن، آهن اسفنجی (DRI) تولید می‌کند. این کارخانه ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال دارد و برنامه دارد تا ظرفیت خود را به ۱.۲ میلیون تن افزایش دهد. به گفته شرکت ایتالیایی دانیلی، این پروژه کم‌کربن‌ترین خط تولید DRI در جهان است، با انتشار تنها ۰.۲۵ تن CO2 به ازای هر تن محصول.

HBIS قصد دارد تا ۱.۵ میلیون تن ورق خودرو از فولاد سبز تولید شده با فناوری EAF و آهن اسفنجی مبتنی بر هیدروژن (H₂ DRI) تولید کند. همچنین این شرکت قصد دارد فناوری جذب، ذخیره و استفاده مجدد از کربن (CCUS) را در این کارخانه آزمایش کند. طبق برآورد اولیه، این فناوری قادر است ۰.۱۲۵ تن CO2 به ازای هر تن DRI جذب کند.

همچنین باید به پروژه کارخانه Baosteel Zhanjiang با ظرفیت ۱ میلیون تن در استان گوانگ‌دونگ اشاره کرد.

در عین حال، NEA به مشکلات در تقاضای هیدروژن سبز اشاره دارد. از بیش از ۶۰۰ پروژه برنامه‌ریزی‌شده برای تولید آن تا پایان ۲۰۲۴، فقط ۹۰ مورد تکمیل و ۸۰ پروژه در حال ساخت هستند. دلیل آن قیمت بالای این محصول است.

در سال ۲۰۲۴، هزینه تولید هیدروژن سبز در چین ۳.۸۵ دلار به ازای هر کیلوگرم بوده است که ۱۵.۶ درصد کمتر از سال گذشته است. قیمت مصرف‌کننده نهایی نیز به ۶.۶۹ دلار کاهش یافته است (۱۳.۷ درصد کاهش). این افزایش قیمت ناشی از هزینه بالای حمل‌ونقل است.

با اینکه بیشتر کارخانه‌های هیدروژن در شمال شرق چین و در نزدیکی مراکز فولادسازی واقع شده‌اند، مشکل اساسی اکنون در کاهش هزینه حمل‌ونقل است نه تولید.

برای مقایسه، قیمت هیدروژن در آمریکا ۵.۲ دلار و در اتحادیه اروپا ۶.۹۴ دلار است. در شرایط فعلی، اضافه‌بهای «سبز» برای فولاد در چین بیش از ۲۲۵ دلار در هر تن است که حدود ۵۰ درصد قیمت فولاد BF-BOF معمولی است.

مثلاً در کشتی‌سازی، یک کشتی فله‌بر ۴۰ هزار تنی به ۱۳۲۰۰ تن فولاد نیاز دارد که در نسخه کم‌کربن حدود ۳ میلیون دلار بیشتر هزینه دارد (۱۰ درصد از قیمت کشتی). اما در ساخت‌وساز مسکونی، با میانگین مصرف فولاد ۵۰ کیلوگرم در متر مربع، اضافه‌بها برای یک آپارتمان ۵۰ متری تنها ۵۶۳ دلار است که در مقایسه با قیمت ۷۰ هزار دلاری چنین خانه‌ای در چونگ‌کینگ، کمتر از ۱ درصد خواهد بود.

در نتیجه، حتی در شرایط فعلی بازار، امکان فروش محصولات فولادی طولی تولیدشده با فناوری R-EAF وجود دارد.

بهینه‌سازی افزوده

در ارزیابی پتانسیل کاهش CO2 در صنعت فولاد چین، باید به بیانیه NDRC در مارس امسال اشاره کرد. در آن زمان، این نهاد به کنگره ملی خلق اعلام کرد که «قاطعانه به دنبال بازسازی صنعت فولاد از طریق کاهش تولید» خواهد بود.

میزان کاهش مشخص نشد، اما منابع صنعتی آن را حدود ۵۰ میلیون تن در سال تخمین زده‌اند. زمان‌بندی آن نیز معلوم نیست، که آیا تا پایان برنامه پنج‌ساله فعلی خواهد بود یا تا سال ۲۰۳۰.

با این حال، با توجه به درج این هدف در اسناد رسمی سیاست‌گذاری اقتصادی چین، کاهش تولید فولاد در آینده قطعی به نظر می‌رسد.

این اقدام می‌تواند با محدود کردن تولید موجود یا تعطیلی واحدهای ناکارآمد انجام شود، یا ترکیبی از هر دو. در هر صورت، این تدابیر باعث کاهش قابل‌توجه انتشار CO2 در صنعت فولاد جمهوری خلق چین خواهد شد.