فولاد سبز و صنعت ساخت و ساز

1-مقدمه:

از آنجا که صنعت تولید فولاد در صدر صنایع انرژی بر قرار دارد و صنایع وابسته به آن نیز در اثر این شاخص به چالش های خاص خود مبتلا هستند . صنعت احداث و ساخت و ساز یکی از صنایع وابسته است که موضوع مصرف فولاد در آن در کنار صنعت خودرو سازی با چالشهای پایداری و مدیریت مصرف انرژی مواجه هستند . هر نوع صرفه جویی مصرف انرژی در صنعت تولید فولاد مستقیما به صنایع وابسته به آن منتقل می شود و این امر باعث می شود تا انتشار گازهای گلخانه ای کاهشیافته و مقادیر زیادی از هزینه های اجتماعی صرفه جویی شود .

در گزارش حاضر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای که از فعالیت هایی مانند فرآیندهای صنعتی، تولید برق، حمل و نقل و کشاورزی فشرده به جو ارسال می کنیم. حذف گازهای گلخانه ای از جو، به عنوان مثال با جذب کربنی که در طی فرآیندهای صنعتی ایجاد می شود یا با کاشت درختان بیشتر انجام می شود تعریف شده است . بنایراین ساخت و ساز کربن صفر را به عنوان انتشار کربن خالص صفر مرتبط با مستحدثات و نتایج ساخت و ساز تعریف می کنیم.

2- فولاد خالص صفر در ساختمان و ساخت و ساز: راه رو به جلو

همانطور که جهان در حال گذار به سمت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است، شرکت های ساختمانی نقش مهمی را ایفا می کنند. در ساخت ساختمان‌های سبز آینده، آنها فرصتی برای بهره‌برداری از تقاضایی دارند که محدوده جغرافیایی و معماری را در بر می‌گیرد. در واقع، مدل‌های کسب‌وکار سبزتر آهنربای بالقوه‌ای برای تریلیون‌ها دلار هستند که برای سرمایه‌گذاری پایدار در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، شرکت‌هایی که به‌طور مؤثر خود را تطبیق می‌دهند، اطمینان حاصل می‌کنند که با دستور کار نظارتی سختگیرانه‌تر همسو هستند.

تصمیمات اتخاذ شده توسط مدیران ساخت و ساز در حال حاضر تعیین خواهد کرد که چگونه آنها برای انتقال در دهه آینده قرار خواهند گرفت. کسانی که زیرکانه آماده می شوند احتمالاً به دنبال نوآوری های نوظهور و سرمایه گذاری در فناوری ها و قابلیت های پایدار هستند. مطمئناً، مواد جدید مانند فولاد سبز گران‌تر هستند و بنابراین مدل قیمت‌گذاری جدیدی را طلب می‌کنند. با این حال، آنها می توانند تا سال 2030 تا 70 درصد کربن تجسم یافته را در ساختمان های تجاری کاهش دهند.

در میان حاشیه‌های تنگ صنعت، اولویت تصمیم‌گیرندگان این است که اطمینان حاصل کنند که یک مورد تجاری محکم برای تغییر وجود دارد. نکته کلیدی در این زمینه، ایجاد موقعیت در بازار و در عین حال تطبیق با یک پایه هزینه جدید خواهد بود. آنها همچنین باید اطمینان حاصل کنند که مدل‌های کسب‌وکار سبزتر با تقاضایی که در طول زمان با سرعت نامشخصی افزایش می‌یابد، همسو هستند. یک محاسبه دشوار مورد نیاز است، اما جایزه فرصتی برای پیشروی در بازاری است که برای آینده ای بالقوه با ارزش تنظیم شده است.

انتشار آلاینده های صنعت ساختمان

از خانه‌ها گرفته تا پل‌ها، بیمارستان‌ها و آسمان‌خراش‌ها، صنعت ساخت‌وساز مسئول تقریباً 25 درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای در جهان است. یک سوم از اینها با مواد و فرآیند ساخت و ساز یا به اصطلاح “کربن تجسم یافته” مرتبط است. یکی از دلایل انتشار بالای این صنعت این است که مصرف کننده حریص فولاد است که بیش از 50 درصد تقاضای جهانی را به خود اختصاص می دهد. با توجه به انرژی مورد نیاز برای تولید، فولاد یک تولیدکننده بزرگ کربن است که به تنهایی حدود یک چهارم انتشار گازهای گلخانه‌ای در فرآیند ساخت و ساز را به خود اختصاص می‌دهد.

بر اساس توافق پاریس در مورد تغییرات آب و هوایی، دولت ها متعهد شدند که گرمایش زمین را زیر 2 درجه سانتیگراد بالاتر از سطح قبل از صنعتی و در حالت ایده آل 1.5 درجه سانتیگراد نگه دارند. برای دستیابی به این هدف، انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) انسانی باید تا سال 2050 به صفر خالص برسد. در بخش ساخت و ساز، تغییرات عظیمی برای همسویی با این مسیر مورد نیاز است. با این حال، با تغییر فولاد با آلایندگی بالا به فولاد با آلایندگی نزدیک به صفر، صنعت می تواند گام مهمی به جلو بردارد.

کربن زدایی فولاد

کربن زدایی جزئی فولاد از طریق استفاده گسترده تر از فناوری های مدرن کوره امکان پذیر است، که کارآمدترین آنها با گاز طبیعی تغذیه می شوند و از آهن کاهش یافته مستقیم با انرژی کارآمد یا آهن بریکت داغ (NG DRI/HBI+EAF) برای ساخت فولاد استفاده می کنند. اینها نسبت به کوره های بلند سنتی با سوخت کک یا کوره های اکسیژن اولیه (BF/BOFs) GHG ساطع می کنند. با این حال، دومی ها هنوز هم تقریباً 73 درصد از تولید جهانی را تشکیل می دهند و در اروپا و چین غالب هستند

یکی دیگر از راه‌های رسیدن به فولاد با CO2 کمتر، پایدارسازی BF/BOF برای جذب و ذخیره کربن (CCS) یا جذب و استفاده کربن (CCU) است. اینها از نظر تئوری امکان جداسازی حدود 85 درصد از انتشار CO2 از مواد اولیه کک را فراهم می کند. راهنمای اصلی برای کربن زدایی، مقیاس کوره‌های DRI/HBI EAF کاهش‌یافته هیدروژنی است که با انرژی‌های تجدیدپذیر تغذیه می‌شوند. با این ترکیب، تولیدکنندگان می‌توانند فولادی با شدت کربن کمتر از 0.2 tCO2 در هر تن فولاد بسازند، در حالی که میانگین جهانی 1.8 tCO2 با تمیزترین فناوری‌های امروزی است. با این حال، هزینه آن بالا خواهد بود. فولاد برای تامین بودجه ساخت کارخانه DRI و EAF (بدون احتساب هزینه های سرمایه ای برای تولید، حمل و نقل و ذخیره سازی هیدروژن) در طول 20 سال، باید از 20 تا 25 درصد “حق بیمه سبز” برخوردار شود (شکل 1).

در تغییر به کوره های هیدروژنی، یک عامل مهم در دسترس بودن هیدروژن کم کربن است. علیرغم اینکه این گاز یکی از فراوان ترین عناصر روی زمین است، به سختی به شکل خالص وجود دارد و باید از ترکیبات در فرآیندی پر انرژی استخراج شود. بیشترین میزان تولید هیدروژن از “هیدروژن خاکستری” تشکیل شده است که از طریق اصلاح متان گازی (SMR) ساخته می شود. این روش گازی متشکل از حدود یک دهم هیدروژن و نه دهم CO2 ایجاد می کند. در مقابل، «هیدروژن آبی» پاک‌تر شامل ترکیب سوخت‌های فسیلی با بخار برای تولید هیدروژن و CO2 و سپس ذخیره‌سازی CO2 در زیر زمین است. یک رویکرد تمیزتر، استفاده از الکترولیز برای جداسازی هیدروژن از آب و تولید «هیدروژن سبز» است. با این حال، هزینه تولید این مقدار حدود 5 دلار به ازای هر کیلوگرم است که در زمینه اقتصاد صنعت کنونی، مقدار بسیار ناچیزی است. با این حال، با بلوغ فناوری‌های هیدروژن سبز در سال‌های آینده، انتظار می‌رود هزینه‌ها کاهش یابد. در واقع، بیش از 25 پروژه در حال توسعه هستند، که نشان می دهد امکان معقولی برای تولید مقیاس در سال های آینده وجود دارد.

مسیریابی موانع

در مقابل این پس زمینه، موانع کلیدی برای حرکت بخش ساخت و ساز به سمت فولاد سبز یا سبزتر چیست؟ واقعیت این است که فراتر از چالش های فنی، شرکت ها با موانع تجاری و ساختاری قابل توجهی روبرو هستند. مطمئناً، معمولاً حاشیه‌های پایین این بخش یک عامل محدودکننده است که اشتهای تولیدکنندگان را برای فناوری‌های سبز کاهش می‌دهد. رویکردهای تثبیت‌شده فولاد را با قیمت تقریباً 400 تا 500 دلار در هر تن متریک در سطح دال تولید می‌کنند. فولاد با آلایندگی نزدیک به صفر گرانتر است، البته با تغییرات قابل توجهی بر اساس فناوری، مکان و پروژه.

یکی دیگر از موانع پذیرش این است که توسعه دهندگان به طور معمول آلاینده های ناشی از فولاد مصرفی خود را محاسبه نمی کنند. این به دلیل ترکیبی از عوامل، از جمله فقدان استانداردهای صنعتی، مقررات نا منسجم ، و فقدان ابزار برای اندازه گیری کربن تجسم یافته (موجود در مصالح ساختمانی از استخراج تا استفاده) است. علاوه بر این، صنعت فولاد یک چشم انداز ساختمانی بسیار پراکنده را ارائه می دهد. در آمریکای شمالی و اروپا، زنجیره ارزش توسط چندین واسطه مشخص می شود – با هزاران شرکت که برای کسب و کار با هم رقابت می کنند – و زنجیره های تامینی که عمدتاً از تولید کنندگان و بازرگانان کوچک تشکیل شده اند (شکل 2). در برابر این پس زمینه، دستیابی به تغییر مؤثر در مقیاس دشوارتر است.

فرصت های بخش تجاری

با وجود چالش های فراوان، پیشرفت اقتصادی امکان پذیر است. برای نشان دادن پتانسیل صنعت ساختمان برای استفاده از فولاد سبزتر، مک کینزی منحنی هزینه کاهش حاشیه ای را برای مصالح و ساخت و ساز مرتبط با یک ساختمان اداری تجاری هشت طبقه تجزیه و تحلیل کرد. فاز ساخت و ساز حدود 1900 تن دی‌اکسید کربن است که تقریباً 85 درصد آن مربوط به مصالح است. کربن موجود در ساختمان را حدود 1250 متریک تن (یا 70 درصد) کاهش دهید. این امر از طریق فناوری‌های جایگزین، مواد و روش‌های تولید فولاد انجام می‌شود که انتظار داریم تا سال 2030 به طور گسترده در دسترس تجاری قرار گیرند.

در مدلسازی مسیر کربن زدایی ساختمان اداری، ما بیش از 25 اهرم جداگانه را ارزیابی کردیم. 15 مورد از اینها را می توان در پنج دسته  ، دسته بندی کرد. اولین مورد اولویت بندی کارایی در مصالح ساختمانی و طراحی است. این یک حرکت بدون ضرر خواهد بود که طبق تعریف، هزینه های مصالح و ساخت و ساز را کاهش می دهد. دومین مورد مهاجرت به فولاد با CO2 کمتر است. به عنوان مثال، انتقال از فولاد BF/BOF به فولاد EAF، تأثیر کاهشی فوری بر کربن تجسم یافته خواهد داشت .بیش از 100 تن متریک CO2 تجسم یافته در مثال ما، یا بیش از 8 درصد از کل پتانسیل کاهش. مزایای بیشتری   طریق بتن کم CO2، کفپوش و کاشی کاری وجود دارد. و جایگزینی فولاد سازه‌ای با تیرهای گلولام و بیم های متقاطع (CLT) – علاوه بر جایگزینی دال‌های بتنی با CLT یا استفاده از بیم به جای بتن برای دیوارهای باربر – باعث کاهش بیشتر کربن تجسم‌شده می‌شود. تجهیزات موجود در محل، مانند ژنراتورها و ماشین آلات.

در نتیجه، بخش ساخت و ساز یک چالش و محل کاهش قابل توجه است، اما همچنین فرصتی واقعی برای مقابله با یکی از منابع اصلی صنعتی انتشار گازهای گلخانه ای است. برای رسیدن به آن، این بخش باید حرکت به سمت فناوری‌های سبزتر و برنامه‌ریزی برای سناریوهای اقتصادی واقع‌بینانه‌ای را آغاز کند که امکان گذار عمیق‌تر را فراهم کند. با در نظر گرفتن این هدف، اولویت اولیه باید استانداردسازی سیستم های اندازه گیری و برچسب گذاری باشد. اینها شرکت ها را قادر می سازد تا به راحتی تصمیمات تدارکات سبز خود را قیمت گذاری کرده و ساده تر کنند. به همین ترتیب، شرکت‌های ساختمانی از روش‌هایی برای ردیابی سطوح کربن تجسم‌یافته، با آستانه‌های تعبیه‌شده در سیستم‌های رتبه‌بندی مانند رهبری در طراحی انرژی و محیطی (LEED) و روش ارزیابی زیست‌محیطی تأسیسات تحقیقاتی ساختمان (BREEAM) بهره‌مند خواهند شد. این امر تصمیم گیرندگان را قادر می سازد تا با اطمینان بیشتری اهداف را تعیین کرده و مسیرهای کربن زدایی را ترسیم کنند.

در سمت تقاضای معادله، فولاد با آلایندگی نزدیک به صفر هنوز نمی تواند تنها بر اساس قیمت با فناوری های موجود رقابت کند. برای باز کردن تقاضا، توسعه‌دهندگان، اپراتورها، مالکان و سکونتهای بزرگ می‌توانند باشگاه‌های خریدار را برای جمع‌آوری تعهدات خرید در نظر بگیرند. علاوه بر این، آن‌ها می‌توانند با کارخانه‌های تولید گازهای گلخانه‌ای نزدیک به صفر موافقت‌نامه‌هایی را تهیه کنند و به دنبال بودجه سبز اختصاصی برای پروژه‌های خاص باشند، همانطور که برخی از شرکت‌های ساختمانی در حال حاضر انجام می‌دهند. سرمایه‌گذاران می‌توانند این فرآیند را با راه‌اندازی سیستم‌هایی برای ردیابی و گزارش منابع مالی کربن تجسم‌یافته، و با استفاده از معرفی محصول زیست‌محیطی و ارزیابی‌های چرخه عمر برای حمایت از کمی‌سازی تسهیل کنند. آنها می توانند به طور موازی به سمت اوراق قرضه سبز، وام های سبز، یا تسهیلات اعتبار گردان سبز بیشتر سوق دهند. در نهایت، مانند اکثر سناریوهای انتقال سبز، قدرت در دانش وجود دارد. تقریباً همه کسانی که در صنایعی کار می‌کنند که به سختی کاهش می‌یابند، در سفری برای یادگیری در مورد مسائل پایداری هستند، و شرکت‌کنندگان در این صنعت نباید از درخواست آموزش، تحقیق و همکاری بیشتر بی‌میل باشند. از طریق تلاش های مشترک، ذینفعان می توانند به اشتراک گذاری دیدگاه ها، مطالعات موردی و داده ها را ارتقا دهند.

از طریق این طیف از تلاش‌ها، فناوری‌های سبزتر می‌توانند کاهش قابل توجهی در انتشار صنعت فولاد و در نتیجه صنعت ساخت‌وساز پایدارتر را کاهش دهند. در زمینه سیاره ای که به سرعت گرم می شود، اینها دستاوردهای مهمی را نشان می دهند. بنابراین، لازمه تصمیم گیرندگان باید استفاده از لحظه، اتخاذ یک طرز فکر رادیکال و برداشتن گام های ملموس برای گذار به آینده ای سبزتر باشد.

3- نتیجه گیری :

کربن زدایی از صنخت ساخت و احداث در کشورهای صنعتی پیشرفته شروع شده ولیکن این بخش دارای چالش های بزرگی است که در کشور ما بسیار عمیقتر است .

برای رفع این چالشها در کشورمان ابتدا به فناوری های نوین ساخت و ساز که منجر به صنعتی سازی و سبک سازی ساختمانها می شوند نیاز است .

از سوی دیگر رویکرد استفاده از مواد کم کربن و منابع محلی، صنعت ساختمان می تواند کربن تجسم یافته در ساختمان ها را کاهش دهد.

مرکز تحقیقات راه و شهر سازی سالهاست در زمینه مصرف انرژی در بخش ساختمان استاندارد هایی را تدوین و منتشر نموده است ولیکن اجرای دقیق و موثر آنها با فناوری های روشهای ساخت بایستی ادغام شود تا کاهش انتشار گازهای گلخانه ای امکان پذیر شود .

موارد زیر نیز می توانند در ساخت و ساز به سبز تر شدن این صنعت کمک نمایند :

• کاهش تقاضای مواد اولیه در راستای سبک سازی
• کاهش میزان مصرف انرژی فسیلی در ساختمانها
• تغییر کاربری مصالح ساختمان ها و مصالح موجود در راستای کاهش نیاز به انرژی