فولاد در مسیر «صفر خالص» / محصولات فولاد ایران عملاً سبز محسوب میشوند!
نیاز به مقابله با تغییرات اقلیمی در سطح بینالمللی باعث شده است که فرآیند کاهش کربن در صنعت فولاد به یک روند غیرقابل بازگشت تبدیل شود.
به گزارش فولاد نیوز، صنعت فولاد مسئول ۷ تا ۹ درصد از انتشار گازهای گلخانهای جهان است. بنابراین، فرایند کاهش تدریجی انتشار CO₂ در تولید فولاد در اکثر کشورهای تولیدکننده پیشرو آغاز شده است. سرعت پیشرفت متفاوت است، زیرا به عوامل متعددی بستگی دارد. پس، شرکتها با چه موانعی روبرو هستند و چه مشوقهایی میتوانند روند گذار به سوی تولید سبز را تسریع کنند؟
عامل اول: منابع
ذخایر بزرگ زغالسنگ باعث شده است مسیر BF-BOF (کوره بلند – کوره اکسیژن دمیده) روش غالب تولید فولاد در کشورهایی مانند چین، هند، روسیه، کانادا، استرالیا، آلمان، بریتانیا، ویتنام، آفریقای جنوبی، اندونزی، اوکراین و سایر کشورها باشد. در حالی که کشورهای خلیج فارس، شمال آفریقا و همچنین ایران دارای ذخایر عظیمی از گاز طبیعی هستند. بنابراین، تمام تولید فولاد در این مناطق بر پایه مدل NG-DRI-EAF (تولید DRI مبتنی بر گاز طبیعی و سپس فولادسازی در کورههای قوس الکتریکی) استوار است.
البته استثناهایی نیز وجود دارد. آمریکا که سومین تولیدکننده بزرگ زغالسنگ جهان است، بیشتر فولاد خود را در کورههای قوس الکتریکی تولید میکند. برعکس، برزیل که ظرفیت استخراج زغالسنگ ندارد، صنعت فولاد خود را عمدتاً بر مسیر BF-BOF با استفاده از ذغال چوب محلی بنا کرده است.
در نهایت، کشورهایی هستند که مواد اولیه متالورژیکی بومی ندارند و در زمان خود انتخابهای متفاوتی داشتهاند. ترکیه بر ساخت کارخانههای EAF تکیه کرده، در حالی که ژاپن و کره جنوبی به کارخانههای یکپارچه روی آوردهاند.
با توجه به اینکه مسیر BF-BOF به طور متوسط ۲.۲ تا ۲.۴ تن CO₂ به ازای هر تن فولاد منتشر میکند، در حالی که این عدد برای فرایند EAF فقط ۰.۴ تا ۰.۷ تن است، واضح است که کدام فناوری در کاهش کربن برتری دارد. محصولات فولادی کشورهای خلیج فارس، شمال آفریقا و ایران عملاً سبز محسوب میشوند.
در حالی که سایر کشورها برای رسیدن به چنین سطحی باید سرمایهگذاریهای سنگینی انجام دهند و هر چه سهم کارخانههای BF-BOF در صنعت فولاد یک کشور بیشتر باشد، سرمایهگذاری بیشتری لازم است. اما سرمایهگذاری باید در چه حوزهای انجام شود؟
راهبردهای شرکتها
در حال حاضر دو مسیر شناخته شده برای کاهش کربن وجود دارد. مسیر اول جایگزینی ظرفیتهای BF-BOF با NG-DRI-EAF است، با چشمانداز تبدیل به H2-DRI-EAF (تولید DRI با استفاده از هیدروژن و سپس فولادسازی در کوره قوس الکتریکی). این راهبرد توسط شرکتهایی مانند تاتا استیل بریتانیا و بریتیش استیل برای کارخانههای فولاد پورت تالبوت و اسکانثورپ با هزینه پروژههای ۱.۲۵ میلیارد و ۲ میلیارد پوند و آرسلورمیتال آمریکای شمالی و آلگاما استیل کانادا برای کارخانههای دوفاسکو و آلگاما با هزینههای ۱.۸ میلیارد و ۸۸۰ میلیون دلار و لیبرتی استیل بریتانیا برای کارخانه وایالا استرالیا با هزینه ۴۸۵ میلیون دلار انتخاب شده است.
موارد کاملاً تکمیل شده نیز وجود دارد: شرکت اوکراینی اینترپایپ در سال ۲۰۱۲ ساخت کارخانه EAF با ظرفیت ۱.۳۲ میلیون تن را به پایان رساند و فرایند فولادسازی با کورههای باز قدیمی را کاملاً کنار گذاشت. هزینه این پروژه ۷۰۰ میلیون دلار بود و شرکت متحد متالورژی روسیه برنامه دارد در سال جاری کارخانه Ecolant EAF با ظرفیت سالانه ۱.۸ میلیون تن فولاد را راهاندازی کند که هزینه آن ۱.۷۹ میلیارد دلار است.
مزیت این روش بر پایه بهترین فناوریهای موجود (BAT) استوار است. این بدان معناست که نتایج و بازگشت سرمایه آن قابل پیشبینی است. در حالی که مسیر دوم کاهش کربن شناخته شده، یعنی استفاده از هیدروژن در کورههای بلند، هنوز در مرحله جستوجوی راهکارهای بهینه قرار دارد.
* شرکت کلیولند-کلیفس آمریکا در ژانویه ۲۰۲۴ در کارخانه ایندیانا هاربر آزمایش تزریق هیدروژن به کوره بلند شماره ۷، بزرگترین کوره بلند آمریکای شمالی، را تکمیل کرد؛
* تاتا استیل هند در آوریل ۲۰۲۳ آزمایش موفق تزریق هیدروژن در کوره بلند کارخانه جامشیدپور را انجام داد؛
* شرکت OYAK معدن و متالورژی ترکیه در سال ۲۰۲۴ آزمایش تزریق هیدروژن در کوره بلند کارخانه اردمیر را به پایان رساند؛
* کنسرسیوم فولاد هیدروژنی ژاپن متشکل از نیپون استیل، JFE Steel و Kobe Steel در سال ۲۰۲۳ دو کوره بلند آزمایشی کوچک برای تحقیق درباره استفاده از هیدروژن در تولید کوره بلند ساخت.
استفاده از هیدروژن در کورههای بلند پتانسیل محدودی برای کاهش انتشار CO₂ (تا ۲۰ درصد) دارد و ممکن است به تولید فولاد کمکربن منجر نشود، برخلاف کورههای قوس الکتریکی و DRI تولید شده با هیدروژن.
هیدئوکی سوزوکی، مدیر اجرایی محیط زیست نیپون استیل، میگوید استفاده از هیدروژن در کورههای بلند به معنای کنار گذاشتن کامل کوک نیست. بنابراین، حجم باقیمانده انتشار گازهای گلخانهای قرار است با فناوری CCUS (جمعآوری، ذخیرهسازی و استفاده از CO₂) خنثی شود که هنوز به مرحله صنعتی نرسیده است.
مساله اصلی هزینه است. نیپون استیل موفق شده هزینه جذب کربن را به ۱۴۹ دلار به ازای هر تن CO₂ برساند که بهترین دستاورد تاکنون است. این هزینه برای هر تن فولاد نهایی بسیار بالاست. علاوه بر این، وابستگی به راهکارهای فنی در صنایع مرتبط، به ویژه حمل و ذخیرهسازی کربن، پیشرفت را سخت پیشبینیپذیر میکند.
در این شرایط، بسیاری از بازیگران برنامههای بلندمدت کاهش کربن ندارند و اهداف خود را به کاهش ۱۰ تا ۲۵ درصدی انتشار CO₂ تا سالهای ۲۰۳۰-۲۰۳۵ از طریق BAT محدود کردهاند. در میان اینها تمام شرکتهای بزرگ برزیلی و روسی، استلکو (Stelco) کانادا، کوبه استیل (Kobe Steel) ژاپن، استرالیا استیل (Australian Steel Products Ltd) وابسته به بلواسکوپ (BlueScope Corporation) و دیگران حضور دارند. با این حال، طبق تعهدات ملی، فولادسازان بیشتر کشورها باید تا سال ۲۰۵۰ به تولید کربنخنثی برسند. در چین و روسیه تا ۲۰۶۰، و در هند تا ۲۰۷۰.
عامل دوم: نقش تأمینکنندگان
آرسلورمیتال آمریکای شمالی در کانادا و لیبرتی استیل استرالیا نیز در حال برنامهریزی برای ساخت کارخانههای DRI با ظرفیت سالانه ۲.۵ میلیون و ۱.۸ میلیون تن به عنوان بخشی از کاهش کربن هستند. داشتن چنین تأسیساتی موقعیت بازار این شرکتها را در آینده تقویت خواهد کرد.
اما بسیاری باید به دنبال تأمینکنندگان ثالث باشند، به ویژه آنهایی که اکنون فولاد قراضه برای عملکرد کورههای قوس الکتریکی خود استفاده میکنند. عرضه قراضه در بازار جهانی کاهش خواهد یافت، زیرا تعداد بیشتری از تأسیسات EAF ساخته میشود، از جمله برای جایگزینی BF-BOFهای موجود.
برای مثال، در چین در سال ۲۰۲۴ هیچ پروژه جدید BF-BOF توسط مقامات تأیید نشده است. طبق گزارش مرکز تحقیقات انرژی و هوای پاک، فقط مجوز ساخت کارخانههای EAF با ظرفیت کل ۷.۲ میلیون تن در سال صادر شده است.
پیشبینی شرکت مشاوره Wood Mackenzie نشان میدهد سهم EAF در تولید جهانی فولاد تا سال ۲۰۵۰ به ۴۸ درصد افزایش خواهد یافت در حالی که در سال ۲۰۲۴ این سهم ۲۹.۱ درصد بوده است. برآوردهای مختلف نشان میدهد برای فعالیت این تأسیسات به حدود ۱ میلیارد تن فولاد قراضه در سال نیاز است، در حالی که خرید قراضه در سال ۲۰۲۴ حدود ۴۶۰.۶ میلیون تن بوده است.
فولادسازان نمیتوانند انتظار افزایش دوبرابر خرید قراضه را داشته باشند. علاوه بر این، کشورهای بیشتری اقدام به اتخاذ سیاستهای حمایتگرایانه نسبت به فولاد قراضه میکنند و صادرات آن را به گونهای محدود یا حتی ممنوع میکنند.
به همین دلیل اهمیت DRI، HBI و CBI افزایش یافته است؛ و همچنین نقش کشورهایی که میتوانند این مواد آهن با کربن پایین را به فولادسازانی که شرایط تولید داخلی ندارند، تامین کنند.
ابتدا کشورهای خلیج فارس، شمال آفریقا و ایران، استرالیا، برزیل، کانادا و اوکراین میتوانند چنین تأمینکنندگانی باشند و به چنین سناریویی بسیار علاقهمندند. به همین دلیل، پروژههای جدید متعددی در حال آمادهسازی برای راهاندازی هستند:
* در موریتانی، شرکت دولتی SNIM همراه با کنسرسیوم CWP Global قصد دارد کارخانه DRI با ظرفیت سالانه ۲.۵ میلیون تن بسازد؛
* مصر قصد دارد کارخانه DRI با ظرفیت ۲.۵ میلیون تن و هزینه ۱ میلیارد یورو بسازد که ظرفیت آن به ۴ میلیون تن افزایش خواهد یافت و این کارخانه در منطقه اقتصادی سوئز فعالیت خواهد کرد؛
* در الجزایر، شرکت محلی Copresud همراه با کنسرسیوم ایتالیایی CEIP Scarl قصد دارند کارخانه DRI به ارزش ۱ میلیارد یورو بسازند؛
* در لیبی، شرکت ترکیهای توصیالی هولدینگ همراه با شرکت دولتی محلی SULB قصد ساخت کارخانه DRI با ظرفیت سالانه ۸.۱ میلیون تن را دارند. همچنین در لیبی، شرکت دولتی LISCO کارخانه DRI با ظرفیت ۲ میلیون تن خواهد ساخت؛
* شرکت واله (Vale) برزیل یک مجتمع در عربستان سعودی برای تولید ۱۲ میلیون تن CBI در سال در منطقه صنعتی راس الخیر خواهد ساخت؛
* شرکت بحرین استیل (Bahrain Steel) قصد دارد تا سال ۲۰۲۸ تولید DRI را به ۲۴ میلیون تن برساند، در حالی که این رقم در سال ۲۰۱۹ برابر ۱۲ میلیون تن بوده است؛
* امارات استیل (Emirates Steel) قرار است از سال ۲۰۲۷ کارخانه جدید DRI با ظرفیت ۲.۵ میلیون تن در سال را راهاندازی کند؛
* شرکت گرین استیل (Green Steel) در استرالیای غربی در حال ساخت کارخانه DRI به ارزش ۱.۷۴ میلیارد دلار است.
تولید هیدروژن سبز فرایندی بسیار انرژیبر است و به برق «سبز» نیاز دارد. واضح است که همه کشورها چنین پتانسیلی برای انرژی خورشیدی مانند کشورهای خلیج فارس، شمال آفریقا، استرالیا، ایران و برزیل یا انرژی آبی مانند کانادا ندارند.
بنابراین، این کشورها میتوانند تأمینکننده نه تنها DRI/HBI/CBI سبز، بلکه هیدروژن سبز برای صنعت فولاد در سایر کشورها باشند. بر همین اساس، استراتژی کاهش کربن در چین، ژاپن، کره جنوبی، بریتانیا و کشورهای اتحادیه اروپا پیشبینی واردات قابل توجه هیدروژن تا سال ۲۰۵۰ را دارد.
انتظار میرود قیمت هیدروژن تا آن زمان به ۱۵۰۰ دلار به ازای هر تن کاهش یابد که باید پیشنهادی قابل قبول تجاری باشد. در حال حاضر هزینه تولید هیدروژن «سبز» در کشورهای مختلف بین ۵۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ دلار به ازای هر تن است و هزینه حمل و نقل تقریباً برابر با قیمت محصول است. این موضوع نشان میدهد که فاصله هیدروژن در کاهش کربن با واقعیتهای بازار چقدر زیاد است.
عامل سوم: سیاست دولتی سبز
دستیابی به کربنزدایی اقتصاد در هر کشور به تنهایی مساله گازهای گلخانهای منتشرکنندهها، از جمله متالورژیستها نیست، بلکه یک وظیفه ملی است. جایی که دولتها این را درک میکنند، روند کاهش کربن صنعت فولاد بسیار سریعتر پیش میرود.
* در ژاپن، تولیدکنندگان فولاد میتوانند به ازای هر تن فولاد «سبز» تولیدشده در تأسیسات جدید، معافیت مالیاتی ۱۴۹ دلاری دریافت کنند. ارائه اعتبارهای مالیاتی به شرکتها میتواند ابزاری بسیار موثرتر از یارانهها و کمکهای کمیسیون اروپا برای فولادسازان اروپایی باشد؛
* در بریتانیا، تولیدکنندگان فولاد از طریق وامهای بدون بهره صندوق ثروت دولت برای پروژههای گذار سبز حمایت مالی دریافت میکنند؛
* در استرالیا، پروژههای گذار سبز فولاد تا ۵۰٪ سرمایه مورد نیاز را از صندوق سرمایهگذاری Green Iron تأمین میکنند و تولیدکنندگان هیدروژن سبز نیز از سال ۲۰۲۷ اعتبار مالیاتی ۲۰۰۰ دلار به ازای هر تن دریافت میکنند؛
* در کانادا، دولت با تأمین مالی پروژههای انتقال به EAF از طریق منابع حاصل از عوارض انتشار CO₂ شرکتها، از این روند حمایت میکند.
با این رویکرد، دولت هرگز توانایی تأمین مالی گذار سبز را نخواهد داشت، نه در صنعت فولاد و نه در سایر صنایع. و بدون مشارکت دولت، چنین پروژههایی برای شرکتها اغلب غیرقابل تحمل خواهد بود. برای مثال، هزینه کل کاهش کربن صنعت فولاد در برزیل ۲۹.۱۹ میلیارد دلار و در هند ۲۸۳ میلیارد دلار برآورد شده است.
البته در اینجا نیز نکاتی وجود دارد. تحلیلها نشان میدهد که در جایی که بازار داخلی با تعرفههای قوی محافظت میشود، فولادسازان حتی بدون دخالت قابل توجه دولت قادر به حرکت به سوی کربنزدایی هستند، مانند آمریکا، کانادا و ژاپن. و گاهی حتی بدون آن، مانند کره جنوبی و ترکیه و بالعکس.
نبود موانع موثر برای واردات فولاد ارزان قیمت، چالش اصلی برای کاهش کربن در برزیل، استرالیا، بریتانیا و اتحادیه اروپا است. این موضوع به شدت فرصتهای «سبز» کردن تولید برای شرکتهای فولادی را محدود و گاهی به طور کامل از بین میبرد، چرا که بازیگران محلی مجبورند با کاهش سودآوری فروش خود رقابت کنند.
اجرای سیستمهای تجارت انتشار CO₂ (ETS) به عنوان روشی پیشرفته برای قیمتگذاری کربن در نظر گرفته میشود. در حال حاضر، سیستم تجارت انتشار در بریتانیا و اتحادیه اروپا فعال است و از سال ۲۰۲۸ در برزیل راهاندازی خواهد شد. در چین و کره جنوبی بازار کربن فعال است اما تاکنون فقط در بخش انرژی اعمال میشود و مشارکت کامل شرکتهای فولادی از ۲۰۲۶-۲۰۲۷ شروع خواهد شد.
با این حال، سیستمهای تجارت انتشار به تنهایی مشوقهای لازم برای کاهش کربن که نیازمند توسعه و پیادهسازی فناوریهای نوین است، ایجاد نمیکنند. در کنار ETS باید برنامههای مالی دولتی برای کاهش کربن وجود داشته باشد تا هزینههای تحقیق و توسعه و پروژههای صنعتی بزرگ کاهش انتشار CO₂ جبران شود.
به صورت نظری، CBAM که تعرفه اضافی بر واردات محصولات فولادی با ردپای کربنی بالا است، میتواند به کاهش کربن کمک کند. این مکانیزم در اتحادیه اروپا از اول ژانویه ۲۰۲۶ اجرا میشود و بریتانیا نیز برنامه دارد پس از سال ۲۰۲۷ چنین سیستمی را پیاده کند.
اما همه کشورها نمیتوانند از این نمونه پیروی کنند. برای مثال، مقامات کانادایی به طور غیررسمی به این نتیجه رسیدهاند که CBAM مقرون به صرفه نیست. طبق وزارت دارایی کانادا، ۷۶ درصد صادرات شرکتهای محلی با انتشار بالای CO₂ به آمریکا است و پاسخ تجاری واشنگتن به CBAM کانادا میتواند بسیار دردناک باشد.
و در نهایت، اولویت فولاد سبز در خریدهای دولتی مطرح است. تاکنون فقط در هند و ژاپن به صورت قانونی تصویب شده است. با این حال، بر اساس قانون رهبری GX ژاپن، «فولاد متعادل» به فولاد کمانتشار تولیدشده با روش سنتی BF-BOF اطلاق میشود و هیچ اشارهای به فولاد تولیدشده در کورههای قوس الکتریکی ندارد.
نتیجه این است که مشوقها به سمت کربنزدایی ظرفیتهای BF-BOF هدایت شدهاند، در حالی که شرکتهایی که بدون حمایت اضافی فولاد سبز تولید میکنند، مورد تبعیض قرار میگیرند. این شکاف قانونی بسیار جدی است که باید به آن توجه کرد، خصوصاً در جایی که چنین ابتکاراتی در حال آمادهسازی برای تصویب هستند.
پس، کاهش کربن صنعت فولاد در بسیاری از کشورها با چالشهای بزرگی روبرو است. این چالشها شامل نیاز به توسعه فناوریهای جدید، جذب سرمایه برای توسعه و اجرای آن، نیاز به رقابت با محصولات فولادی سنتی ارزانتر است. سیاستهای معقول دولتی و تنظیم بازار میتوانند روند حل این مسائل را تسریع کنند.