مسیر سبز فولاد

 گزارش اخیر بیکر مک‌‌‌کنزی با عنوان «کربن‌‌‌زدایی فولاد: مقدمه بازار» به بررسی چالش‌‌‌ها و فرصت‌‌‌های این تغییر بزرگ پرداخته و به موضوعاتی مثل ظهور فولاد سبز، نقش پریمیوم‌‌‌های سبز، نوآوری‌‌‌های فناوری، چارچوب‌‌‌های قانونی و پویایی‌‌‌های بازار پرداخته است. انتقال به فولاد سبز که به‌‌‌عنوان تولیدی با کمتر از ۰.۵ تن دی‌‌‌اکسید‌‌‌کربن به ازای هر تن کویل نورد گرم در انتشارات دامنه ۱ و ۲ تعریف می‌شود، نیازمند سرمایه‌گذاری کلان، پیشرفت‌‌‌های فناوری و همکاری جهانی است.

سازوکارهای قانونی مانند مکانیزم تعدیل مرز کربن اتحادیه اروپا (CBAM)  و مشوق‌‌‌هایی در بریتانیا، ایالات متحده و استرالیا پیشران‌‌‌های این تحول است. از طرف دیگر صنعت فولاد کم‌‌‌کربن درگیر چالش‌‌‌هایی نظیر کمبود ضایعات، هزینه‌‌‌های بالای انرژی و نبود استاندارد جهانی یکپارچه است. پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰، فولاد سبز تا ۵۰‌درصد از تولید جهانی را تشکیل دهد و این امر همکاری میان تولیدکنندگان فولاد، شرکت‌های معدنی، سرمایه‌گذاران و دولت‌‌‌ها را برای همسویی سودآوری اقتصادی با مسوولیت زیست‌‌‌محیطی ضروری ساخته است.

اضافه‌‌‌بهای سبز شدن

در بازار کالاها، پریمیوم‌‌‌ها هزینه‌‌‌های اضافی‌‌‌ هستند که مصرف‌کنندگان برای ارزش افزوده درک‌‌‌شده پرداخت می‌کنند و این ارزش از عواملی مانند کمبود، کیفیت یا انطباق با مقررات ناشی می‌شود. در صنعت فولاد، پریمیوم‌‌‌های سبز هزینه‌‌‌های اضافی برای فولاد کم‌‌‌کربن را شامل می‌‌‌شوند که مزایای زیست‌‌‌محیطی و هزینه‌‌‌های بالاتر تولید آن را منعکس می‌کنند و انتظار می‌رود با نزدیک شدن به اهداف جهانی کاهش انتشار در سال‌های ۲۰۳۰ و ۲۰۵۰ افزایش پیدا‌‌‌کنند. 

این افزایش با انتقال به روش‌های تولید سبزتر مانند فناوری کوره قوس الکتریکی (EAF)  و آهن بریکت‌‌‌شده گرم صورت خواهد‌‌‌گرفت. پریمیوم‌‌‌های سبز بر اساس شدت کربن روش‌های تولید و تفاوت هزینه بین فرآیندهای سنتی و کم‌‌‌کربن متغیر است و به‌‌‌عنوان مثال، فولاد مبتنی بر هیدروژن به دلیل کاهش بیشتر کربن، پریمیوم‌‌‌های بالاتری نسبت به فولاد مبتنی بر گاز طبیعی دارد‌. آهن بریکت‌‌‌شده گرم در مقایسه با روش‌های سنتی، انتشار کربن را کاهش داده، همچنین این محصول تقاضا و پریمیوم‌‌‌های بالاتری داشته است. اما محدودیت‌های ضایعات وجود دارد و اگرچه ضایعات انتشار کربن پایینی دارند، استفاده صرف از آنها منجر به تولید فولاد با کیفیت پایین‌‌‌تر می‌شود که کاربردهای آن را محدود کرده و وابستگی به آهن بریکت‌‌‌شده گرم را برای محصولات باکیفیت افزایش می‌دهد.

نوآوری‌‌‌های فناوری‌‌‌های پاک

پیشرفت‌‌‌های فناوری در فولاد کم‌‌‌کربن با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌‌‌ای، در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از شرکت‌ها و دولت‌‌‌ها قرار گرفته است. فرآیند سنتی تولید فولاد، که عمدتا از روش کوره بلند – کنورتور اکسیژنی استفاده می‌کند، به‌‌‌شدت وابسته به زغال‌‌‌سنگ متالورژیک است و سهم بالایی در انتشار دی‌‌‌اکسیدکربن دارد. در این روش، آهن خام به‌‌‌عنوان ماده اولیه اصلی به‌‌‌کار می‌رود و کُک برای تامین انرژی و احیای سنگ‌آهن مصرف می‌شود. گرچه بخشی از مواد ورودی را ضایعات فولادی تشکیل می‌دهد، اما همچنان این فرآیند از منظر زیست‌‌‌محیطی چالش‌‌‌برانگیز است. در مقابل، فناوری کوره قوس الکتریکی انعطاف‌‌‌پذیری بیشتری در استفاده از منابع مختلف آهن مانند ضایعات، آهن اسفنجی و آهن مذاب دارد و در صورت بهره‌‌‌گیری از برق تجدیدپذیر، می‌تواند نقش مهمی در کاهش آلایندگی ایفا کند. این روش بیشتر برای کارخانه‌‌‌های کوچک و تولید فولادهای خاص کاربرد دارد.

افزون بر این، چند فناوری نوین در حال توسعه هستند که هدف مشترک آنها کاهش یا حذف استفاده از سوخت‌‌‌های فسیلی، به‌‌‌ویژه زغال‌‌‌سنگ است. از جمله این فناوری‌‌‌ها می‌توان به فرآیند میدرکس اشاره کرد که با استفاده از گاز طبیعی یا هیدروژن، سنگ‌آهن را در یک کوره شفت احیا می‌کند. همچنین فناوری‌‌‌هایی مانند فینکس و کورکس در تلاش هستند تا با حذف کوره‌‌‌های بلند، جایگزین‌‌‌های صنعتی و اقتصادی پاک‌‌‌تری را ارائه دهند. پروژه‌‌‌های جدیدتر مانند هایبریت با استفاده از هیدروژن به‌‌‌جای زغال‌‌‌سنگ، بر روی توسعه تولید فولاد بدون کربن تمرکز دارند، هرچند هنوز با چالش‌‌‌هایی از جمله هزینه‌‌‌های بالا و نبود زیرساخت گسترده برای هیدروژن سبز روبه‌رو هستند.

 در مجموع، گرچه فناوری‌‌‌های جدید نویدبخش توسعه تولید فولاد کم‌‌‌کربن هستند، اما اغلب آنها هنوز در مراحل آزمایشی یا اولیه قرار دارند و از نظر اقتصادی و مقیاس‌‌‌پذیری با محدودیت‌هایی مواجه‌‌‌اند. در نتیجه، دست‌‌‌کم در کوتاه‌‌‌مدت، استفاده از زغال‌‌‌سنگ همچنان گزینه‌‌‌ای اقتصادی‌‌‌تر برای تولید فولاد باقی خواهد ‌‌‌ماند.

محرک‌‌‌های قانونی و سیاستی

اتحادیه اروپا، بریتانیا، آمریکا و استرالیا با اجرای سیاست‌‌‌ها و مشوق‌‌‌های قانونی، به‌‌‌دنبال کربن‌‌‌زدایی از صنعت فولاد هستند. اتحادیه اروپا با برنامه سبز خود، هدف تولید فولاد بدون کربن تا ۲۰۵۰ را دنبال می‌کند و با سازوکارهایی مانند مکانیزم تعدیل مرز کربن، حذف تدریجی مجوزهای رایگان انتشار، افزایش استفاده از انرژی تجدیدپذیر و حمایت مالی از پروژه‌‌‌های صنعتی، مسیر‌ گذار را هموار می‌‌‌سازد. بریتانیا نیز قصد دارد سازوکار مشابهی ایجاد کند و با تامین مالی پروژه‌‌‌های فولاد سبز، حرکت به‌‌‌سوی فناوری‌‌‌های پاک را تقویت کند. در آمریکا، قانون کاهش تورم با ارائه مشوق‌‌‌های مالیاتی و ابتکارات خرید پاک، استفاده از فولاد کم‌‌‌کربن را در پروژه‌‌‌های دولتی تقویت کرده و دولت نیز میلیاردها دلار بودجه برای پروژه‌‌‌های نوآورانه اختصاص داده است.

 استرالیا نیز با تمرکز بر توسعه هیدروژن تجدیدپذیر و فلزات سبز، سیاست‌‌‌های مشابهی را با بودجه‌‌‌های کلان در دستور کار قرار داده و با هدف‌‌‌گذاری‌‌‌های بلندمدت، به‌‌‌دنبال تثبیت جایگاه جهانی خود در زنجیره تامین فولاد کم‌‌‌کربن است. در مجموع، این کشورها با ابزارهای مختلف، تولید و مصرف فولاد کم‌‌‌کربن را از طریق مقررات‌‌‌گذاری، مشوق‌‌‌های مالی و سرمایه‌گذاری عمومی، تشویق و تسریع می‌کنند.

تمایل بازار و پیش‌بینی‌‌‌ها

برای توسعه بازار فولاد کم‌‌‌کربن و رسیدن به هدف کربن‌‌‌زدایی، وجود استانداردهای شفاف و منسجم ضروری است. این استانداردها نقش مهمی در تشویق تولید، قیمت‌گذاری مناسب، کمک به خریداران برای تحقق اهداف محیط‌‌‌زیستی، جلوگیری از ادعاهای نادرست و تسهیل نوآوری و تجارت بین‌المللی دارند.

 

 با این حال، بر سر جزئیات این استانداردها اختلاف‌‌‌نظرهایی از جمله دستیابی به تعریف مشترک درباره شاخص‌‌‌ها، دامنه، شیوه تایید، میزان الزام‌‌‌آور بودن و سطح پذیرش جهانی وجود دارد. برخی استانداردها مانند زنجیره تامین فولاد (RSIPS)، استاندارد فولاد با انتشار کم (LESS)  و استاندارد کربن پایدار (SCS) بر تولیدکنندگان تمرکز دارند، در حالی که برخی دیگر تقاضا یا تامین مالی را هدف گرفته‌‌‌اند.

همچنین اختلاف‌‌‌هایی در روش‌‌‌شناسی وجود دارد. در استاندارد کربن‌‌‌زدایی جهانی فولاد (GSCC)  نبود معیار یکپارچه برای اندازه‌‌‌گیری انتشار کربن، مقایسه‌‌‌پذیری را دشوار کرده است. در حالی که اکثر استانداردها فقط بر کاهش انتشار کربن تمرکز دارند، برخی همچون معیارهای پایداری فولاد (RSIPS)  رویکرد جامع‌‌‌تری شامل معیارهای محیط‌‌‌زیستی، اجتماعی و حاکمیتی (ESG)  را اتخاذ کرده‌‌‌اند.

 استانداردهای فعلی عمدتا داوطلبانه‌‌‌اند، اما کشورهایی مانند آمریکا و بریتانیا در حال بررسی الزامی‌‌‌کردن آنها نیز هستند. نبود یک استاندارد جهانی واحد و پراکندگی مفاهیم، از چالش‌‌‌های اصلی توسعه این بازار محسوب می‌شود.

هزینه‌‌‌ها و دینامیک‌‌‌های منطقه‌‌‌ای

در اروپا، هزینه‌‌‌های بالای انرژی، نیروی کار و مقررات، تولید فولاد سبز را بیش از پیش گران کرده و اجرای کند مکانیزم تعدیل مرز کربن و قیمت پایین انتشار کربن (۱۰۰ دلار در هر تن) رقابت‌‌‌پذیری را کاهش داده است. برای حمایت موثر از فولاد سبز، قیمت انتشار کربن باید تا سال ۲۰۳۰ به ۲۳۰ دلار برسد.

در مقابل، در کشورهای شورای همکاری خلیج فارس، انرژی ارزان و سیاست‌‌‌های حمایتی تولید آهن بریکت‌‌‌شده گرم سبز را مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه کرده‌‌‌اند و هند نیز با بهره‌‌‌گیری از زنجیره تامین یکپارچه، از هزینه‌‌‌های پایین بهره می‌‌‌برد. در سطح جهانی، با‌ گذار به کوره قوس الکتریکی و هیدروژن سبز، هزینه انرژی عامل اصلی هزینه تولید خواهد بود و مناطقی با گاز طبیعی ارزان موقعیت بهتری برای تولید هیدروژن دارند. هزینه تولید آهن بریکت‌‌‌شده گرم  برای سال ۲۰۲۴  از نگاه منطقه‌‌‌ای متفاوت است و خاورمیانه آن را ارزان‌‌‌تر از اروپا تولید می‌کند. تا سال ۲۰۳۰، فولاد قهوه‌‌‌ای (با انتشار کربن بالاتر) همچنان ارزان‌‌‌تر از فولاد سبز باقی خواهد ماند، مگر اینکه مالیات کربن افزایش یافته و اقدامات حمایتی اتخاذ شود.

 اروپا با جایگزینی کوره‌‌‌های بلند با فناوری‌‌‌های هیدروژنی و کوره‌‌‌های قوس الکتریکی پیشگام این انتقال است، در حالی که آمریکا و منطقه خلیج‌‌‌فارس با مشوق‌‌‌های دولتی و انرژی ارزان، پیشرفت‌‌‌ سریعی دارند. چین و هند به دلیل وابستگی به کوره‌‌‌های بلند، روند کندتری دارند اما رقابت جهانی آنها را به سمت تغییر سوق خواهد داد.

نتیجه‌‌‌گیری

انتقال به فولاد سبز گامی حیاتی به سوی دستیابی به اهداف پایداری جهانی است که پیشرفت‌‌‌های فناوری، چارچوب‌‌‌های قانونی و تقاضای بازار آن را هدایت کرده و پریمیوم‌‌‌های سبز هزینه‌‌‌های بالاتر تولید کم‌‌‌کربن را منعکس می‌کنند، اما مزایای بلندمدت آنها یعنی پایداری زیست‌‌‌محیطی، انطباق با قوانین و بهبود اعتبار، سرمایه‌گذاری را توجیه می‌کند و فناوری‌‌‌هایی مانند کوره قوس الکتریکی‌، میدرکس، فینکس و روش‌های مبتنی بر هیدروژن، مسیرهایی به کربن‌‌‌زدایی ارائه می‌دهند، هرچند چالش‌‌‌هایی مانند دسترسی به ضایعات، هزینه‌‌‌های بالای انرژی و مقیاس‌‌‌پذیری اقتصادی همچنان باقی است و سازوکارهای قانونی مانند مکانیزم تعدیل مرز کربن اتحادیه اروپا، مکانیزم تعدیل مرز کربن بریتانیا، قانون کاهش تورم آمریکا و استراتژی هیدروژن استرالیا در تشویق فولاد کم‌‌‌کربن حیاتی هستند.

با این حال، نبود استاندارد جهانی یکپارچه و روش‌‌‌شناسی‌‌‌های چندپاره، پیشرفت را مختل کرده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۵۰، فولاد سبز در این صنعت غالب شود، اما دستیابی به این هدف نیازمند سیاست‌‌‌های دولتی هدفمند، همکاری بین‌المللی و سرمایه‌گذاری قابل‌‌‌توجه برای همسویی سودآوری اقتصادی با مسوولیت زیست‌‌‌محیطی است.