24 ژانویه 2023توسط دانشگاه بیرمنگام-اعتبار: دامنه عمومی Pixabay/CC0
محققان دانشگاه بیرمنگام یک اقتباس جدید برای کوره های آهن و فولاد موجود طراحی کرده اند که می تواند انتشار دی اکسید کربن (CO2) از صنعت فولادسازی را تا حدود 90 درصد کاهش دهد.این کاهش رادیکال از طریق یک سیستم بازیافت کربن “حلقه بسته” حاصل می شود، که می تواند جایگزین 90 درصد کک شود که معمولاً در سیستم های کوره اکسیژن پایه کوره بلند استفاده می شود و اکسیژن را به عنوان دو محصول تولید می کند.
این سیستم که توسط پروفسور یولونگ دینگ و دکتر هریت کیلدال از دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه بیرمنگام ابداع شده است، در مقاله‌ای که در مجله تولید پاک‌تر منتشر شده است، به تفصیل شرح داده شده است، که نشان می‌دهد اگر به تنهایی در بریتانیا اجرا شود، می‌تواند باعث صرفه‌جویی در هزینه شود. 1.28 میلیارد پوند در پنج سال در حالی که انتشار کلی بریتانیا را 2.9٪ کاهش داد.
پروفسور دینگ گفت: “پیشنهادهای فعلی برای کربن زدایی بخش فولاد متکی به حذف تدریجی کارخانه های موجود و معرفی کوره های قوس الکتریکی با برق تجدید پذیر است. با این حال، ساخت یک کارخانه کوره قوس الکتریکی می تواند بیش از 1 میلیارد پوند هزینه داشته باشد که این تغییر را از نظر اقتصادی غیرممکن می کند. در زمان باقیمانده تا رسیدن به توافقنامه آب و هوای پاریس. سیستمی که ما پیشنهاد می کنیم می تواند در نیروگاه های موجود مقاوم سازی شود، که ریسک دارایی های سرگردان را کاهش می دهد، و هم کاهش CO2 و هم صرفه جویی در هزینه ها، بلافاصله مشاهده می شود.
بیشتر فولاد جهان از طریق کوره بلند تولید می شود که آهن را از سنگ آهن تولید می کند و کوره های اکسیژن پایه که آهن را به فولاد تبدیل می کند.
این فرآیند ذاتاً کربن فشرده است، با استفاده از کک متالورژیکی تولید شده از تقطیر مخرب زغال سنگ در کوره کک، که با اکسیژن موجود در انفجار هوای گرم برای تولید مونوکسید کربن واکنش می دهد. این با سنگ آهن در کوره واکنش داده و CO2 تولید می کند. گاز بالایی از کوره عمدتاً حاوی نیتروژن، CO و CO2 است که برای بالا بردن دمای انفجار هوا تا 1200 تا 1350 درجه سانتیگراد در یک اجاق داغ قبل از دمیدن به کوره، با CO2 و N2 همچنین حاوی NOx سوزانده می شود. به محیط زیست منتشر می شود.
سیستم بازیافت جدید، CO2 را از گاز بالایی جذب می کند و با استفاده از یک شبکه معدنی کریستالی که به عنوان ماده “پروفسکایت” شناخته می شود، آن را به CO کاهش می دهد. این ماده به این دلیل انتخاب شد که واکنش‌ها در محدوده دمایی (700 تا 800 درجه سانتیگراد) انجام می‌شود که می‌تواند توسط منابع انرژی تجدیدپذیر تامین شود و/یا با استفاده از مبدل‌های حرارتی متصل به کوره بلند تولید شود.
تحت غلظت بالای CO2، پروسکایت CO2 را به اکسیژن، که در شبکه جذب می‌شود، و CO را که به کوره بلند بازگردانده می‌شود، تقسیم می‌کند. پروسکایت را می توان در یک واکنش شیمیایی که در محیطی با اکسیژن کم انجام می شود، به شکل اصلی خود بازسازی کرد. اکسیژن تولید شده را می توان در کوره اکسیژن پایه برای تولید فولاد استفاده کرد.
آهن و فولادسازی بزرگترین تولید کننده CO2 در تمام بخش های صنعتی پایه است که 9 درصد از انتشار جهانی را به خود اختصاص می دهد. به گفته آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA)، این آژانس باید تا سال 2050 به کاهش 90 درصدی انتشار گازهای گلخانه‌ای دست یابد تا گرمایش جهانی را به 1.5 درجه سانتیگراد محدود کند.
