کاهش خوردگی فولاد برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی حیاتی است

توسط تاتیانا وودال، دانشگاه ایالتی اوهایو-اعتبار: دامنه عمومی Pixabay/CC0

هر سال، ایالات متحده نزدیک به یک تریلیون دلار برای مبارزه با خوردگی فلزی هزینه می کند، یک واکنش الکتروشیمیایی که زمانی رخ می دهد که فلزات اکسید شوند و شروع به زنگ زدگی کنند. با پرداختن به این موضوع به طرز شگفت انگیز ، محققان اکنون تخمین زده اند که چقدر خوردگی به تدریج انتشار کربن جهانی را بدتر می کند.

تولید جهانی فولاد برای چندین دهه به طور پیوسته در حال افزایش بوده است – و از آنجایی که فولاد مقاومت ضعیفی در برابر خوردگی دارد، بخشی از این تقاضا جایگزینی فولاد مورد استفاده در مصالح ساختمانی است که به مرور زمان خورده شده اند، از پل ها گرفته تا خودروها.

 جرالد فرانکل، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد علوم و مهندسی مواد در ایالت اوهایو گفت، کاهش میزان فولادی که به دلیل خوردگی باید جایگزین شود، می تواند اثرات قابل اندازه گیری بر میزان تولید گازهای گلخانه ای برای تولید فولاد داشته باشد.

اگرچه مطالعات قبلی هزینه اقتصادی فعلی خوردگی را حدود 3 تا 4 درصد از تولید ناخالص داخلی یک کشور تخمین زده اند، این مطالعه جدید به رهبری ماریانو ایانوزی، آلوم ایالت اوهایو، اولین مطالعه ای است که اثرات زیست محیطی مرتبط با خوردگی فولاد را کمیت می کند.

این مطالعه اخیرا در npj Materials Degradation منتشر شده است.

فرانکل گفت: “با توجه به اتکای جامعه به سوخت زغال سنگ، تولید آهن و فولاد یکی از بزرگترین تولیدکنندگان گازهای گلخانه ای در هر صنعت است” اما بیشتر هزینه‌های مرتبط با این صنعت در واقع از انرژی ناشی از تولید فولاد ناشی می‌شود و این انرژی با بازگشت فولاد به زنگ‌زدگی که شبیه به شکل اولیه سنگ آهن است، از بین می‌رود.مدت زمانی که فولاد برای خوردگی نیاز دارد تا حد زیادی به شدت محیط و ترکیب آلیاژ بستگی دارد، اما این مسئله گران قیمت از نظر زیست محیطی تنها بدتر می شود.

با استفاده از داده های تاریخی شدت دی اکسید کربن برای تخمین سطوح دی اکسید کربن در سال از سال 1960، محققان دریافتند که در سال 2021، تولید فولاد 27 درصد از انتشار کربن در بخش تولید جهانی و حدود 10.5 درصد از کل انتشار کربن جهانی را به خود اختصاص داده است. در سراسر جهان. جایگزینی فولاد خورده حدود 1.6 تا 3.4 درصد از آلاینده ها را تشکیل می دهد.

مطالعه اشاره کرد که خبرهای خوبی وجود دارد. با توجه به قوانین وضع شده در صنعت فولاد، پیشرفت های تکنولوژیکی در فرآیند فولادسازی منجر به کاهش 61 درصدی مصرف انرژی در 50 سال گذشته شده است.

فرانکل گفت، با وجود این بهبود، نتایج این مطالعه فراخوانی برای اقدام برای سیاستگذاران و مقامات صنعت برای اصلاح و هماهنگی سیاست بین‌المللی در مورد تولید فولاد و مدیریت خوردگی است.

وی افزود: استراتژی‌های هماهنگ بین‌المللی و همچنین کاهش تقاضای جهانی فولاد با استفاده از بهترین شیوه‌ها برای کاهش خوردگی، می‌تواند استراتژی‌های مدیریت خوردگی جهانی را بهتر بهبود بخشد و افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای را که به دلیل جایگزینی مکرر فولادهای خورده شده شاهد آن هستیم، به شدت کاهش دهد گفت.

اگر اقداماتی برای بهبود ردپای کربن فولاد به زودی انجام نشود، این مطالعه خاطرنشان می‌کند که انتشار گازهای گلخانه‌ای تولید شده توسط صنعت فولاد می‌تواند تا سال 2030 به حدود 27.5 درصد از کل انتشار کربن در جهان برسد و فولاد خورده حدود 4 تا 9 درصد آن را تشکیل می‌دهد. عدد. چنین نتیجه ای اهداف تعیین شده توسط توافق پاریس برای محدود کردن گرمایش زمین به 1.5 درجه سانتیگراد و همچنین اهداف آب و هوایی داخلی خود ایالات متحده را تقریباً غیرقابل اجرا می کند.

این مطالعه خاطرنشان می‌کند که استراتژی‌های مدیریتی مانند بهره‌گیری از فناوری‌های یادگیری ماشینی می‌تواند یکی از بهترین شانس‌های ما برای کاهش سطح دی اکسید کربن زمین باشد.

فرانکل گفت که اگر انسان ها نتوانند این شرایط را برآورده کنند، عواقب آن برای آب و هوای زمین وخیم خواهد بود، بنابراین افراد بیشتری باید آگاه شوند که برای جلوگیری از چنین ویرانشهری به یک صنعت فولاد کم کربن نیاز است.

«گرمایش زمین یک چالش اجتماعی است که نیاز به هماهنگی بسیاری از رویکردهای چند رشته ای دارد. کار ما موضوعی را آشکار می‌کند که به نظر می‌رسد از نظر اهمیت افزودن به مشکل، مورد توجه قرار گرفته است.»