Сегодняшний материал немного отвлечет нас от внутренних насущных вопросов и перенесет в мир глобальных проблем, связанных с нашим будущим и будущим наших детей.
Источник фото: https://www.ssab.com/
Мы давно привыкли, что больший процент труб изготавливают из различных сплавов и марок, основанных на стандартном материале – стали. И часто не задумываемся о том, какой вред производство приносит экологии в размерах микро- и макросоциума. Сталелитейная промышленность является одной из самых грязных отраслей: на ее долю приходится более 7% мировых выбросов углерода, что примерно эквивалентно годовому выбросу всех автомобилей на дорогах мира.
Чтобы уменьшить воздействие выбросов парниковых газов на окружающую среду, отраслевые эксперты обращаются к экологически безопасному способу получения стали, который может приблизить глобальные выбросы CO₂ к нулю. Так называемая «зеленая» сталь является одной из таких попыток производства стали с минимально возможным углеродным следом во время производства. Считается, что процесс производства зеленой стали снижает выбросы CO₂ на 95% по сравнению с традиционным процессом производства стали.
Так что такое эта «зеленая» сталь, на которую сделали ставку основные мировые производители? Зеленая сталь — это экологически чистая сталь, производимая за счет уменьшения углеродного следа по сравнению с обычным процессом производства стали. Сокращение этого следа достигается за счет внедрения неугольных альтернативных технологий. В большинстве случаев при производстве экологически чистой стали вместо угля и электроэнергии используется экологически чистый водород, вырабатываемый из источников, которые не содержат ископаемого топлива.
Производство зеленой стали включает прямое восстановление железной руды на основе водорода. Это первый этап процесса химического производства. Он генерирует промежуточный продукт, известный как «губчатое железо», или железо прямого восстановления. Затем это губчатое железо подается в электродуговую печь, где губчатое железо плавится для получения стали. На новых металлургических заводах большинство процессов, связанных с производством новой стали, полностью интегрированы, оцифрованы и автоматизированы.
Процесс производства сырой стали (см. рис. 1) состоит из нескольких этапов:
- Разложение воды на водород и кислород электролизом.
- Воздействие водорода на железную руду внутри реактора для получения железа прямого восстановления (ЖПВ), которое затем транспортируется в электродуговую печь, пока ЖПВ находится в горячем состоянии.
- Электродуговая печь нагревает ЖПВ и стальной скрап для получения однородного расплава жидкой стали. Затем расплав переносят в печь-ковш и дегазатор, где вносят легирующие добавки для получения желаемых свойств.
- На следующем этапе жидкая сталь превращается в твердую продукцию из сырой стали с использованием процесса непрерывной разливки и прокатки.
- Конечный этап, в зависимости от требований заказчика, выполняет последующую доработку с использованием различных процессов обработки, таких как холодная обработка металла, гальванизация, термообработка и т. д.
Рисунок 1. Этапы производства сырой нефти
Но, как можно было бы предположить, с первыми шагами в области производства экологической стали не так все пока безоблачно. Поскольку водород пока недоступен в достаточных количествах и по конкурентоспособным ценам, многие компании используют в качестве временного решения природный газ.
Декарбонизация всей сталелитейной промышленности является большим препятствием в борьбе с изменением климата. Оценки показывают, что при производстве 1 тонны стали с использованием традиционных методов в атмосферу выбрасывается примерно 2 тонны CO2, и каждый год в мире используется более 2 миллиардов тонн стали. Более половины всех выбросов приходится на доменную печь, где железная руда перерабатывается в чугун.
Сокращение выбросов углерода экономичным способом по-прежнему является очень сложной задачей, для решения которой требуются усовершенствования процесса производства стали. Под влиянием защитников окружающей среды предприятия постепенно начнут переходить на производство экологически чистой стали. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы все еще продолжаются, и в ближайшем будущем массовое производство зеленой стали станет реальностью. Так, к 2030 году производители стали планируют сократить выбросы СО2 на 30%, а к 2050 году – производить продукцию с нейтральным уровнем выбросов CO2.
Мы не можем с уверенностью предположить, станет ли этот материал – зелёная сталь – доступен в будущем и не будет ли его цена слишком высокой для массового производства. Как бы то ни было, мы, как инженеры и жители пока единственной обжитой планеты Земля, надеемся, что передовые технологии и светлые умы специалистов позволят нашим потомкам жить в родных просторах с чистой экологией и зеленой травой.
Переход к «зеленой» индустрии требует вложений и предприятий, но также и предлагает возможности. Есть интерес и целеустремленность. Технология существует. Нам нужно быть готовыми и принимать решения, поддерживающие устойчивость направления экологичности.
Сделаем мир чуть-чуть чище вместе!
------
Наталья ГАВРИЛИНА, Руководитель направления
АО "Бюро САПР" (Группа компаний "Русский САПР")