أكثر مواد البناء والهندسة استخدامًا في العالم هو الفولاذ. يستهلك قطاعا البناء والبنية التحتية ما يزيد قليلاً عن نصف إجمالي إنتاج الصلب. وهذا يطرح السؤال: هل هناك آثار بيئية لإنتاج الصلب؟
من المرجح أن يتم استخدام الفولاذ على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الهياكل، بما في ذلك أثاث الشوارع والمباني متعددة الطوابق والمنازل والجسور، سواء في النسيج الهيكلي أو في الأجزاء الفردية.
قيمة الفولاذ في جميع أنحاء العالم هائلة. يمثل الصلب حوالي 95٪ من جميع المعادن المنتجة ولها تأثير كبير على الاقتصادات والمجتمع بطرق أخرى غير المكاسب المالية فقط. إنها مادة خام حيوية لمجموعة واسعة من السلع والاستخدامات نظرًا لقدرتها على التكيف وقوتها وعمليتها.
جدول المحتويات
ما هو الفولاذ؟
يجب علينا أولاً مراجعة تعريف الفولاذ قبل فحصه التأثيرات على البيئة. بكل بساطة، الفولاذ عبارة عن سبيكة تتكون أساسًا من الحديد والكربون والمنغنيز، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من السيليكون والكبريت والأكسجين.
تحتوي هذه السبيكة على 2% و1% من الكربون والمنجنيز على التوالي. ومع ذلك، يتم إنشاء فولاذ منخفض ومتوسط وعالي الكربون، وعادة ما يحتوي الفولاذ ذو الجودة التجارية على تركيزات أقل بكثير من هذه المكونات.
تستمد قوة الفولاذ وصلابته من الكربون، مما يجعل المادة أيضًا أكثر هشاشة وأقل قابلية للعمل. ولذلك، فإن التأكد من أن الفولاذ من الدرجة المناسبة للاستخدام المقصود يتطلب مراقبة دقيقة لمحتوى الكربون. تحتوي غالبية الفولاذ على 0.35% من الكربون، بينما يحتوي عدد قليل جدًا منها على 1.85%.
يمكن إعطاء الفولاذ صفات الأداء المناسبة عن طريق إضافة المزيد من المكونات إلى هذا الخليط. على سبيل المثال، يؤدي إضافة الكروم إلى إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ.
الآثار البيئية لإنتاج الصلب
تبدأ عملية تحويل خام الحديد إلى صلب تعدينأو ببساطة، هذه هي المرحلة الأولى من العملية. عملية التفجير، وما إلى ذلك، مع فحم ملوثة للغاية. فهو يطلق العديد من الملوثات، بما في ذلك الجسيمات الدقيقة والغبار الهارب وأكاسيد الكبريت.
- فرن الطبخ
- فرن الانفجار
- ثاني أكسيد الكربون
- أكاسيد النيتروجين
- ثاني أكسيد الكبريت
- غبار
- الملوثات العضوية
- مياه
1 فرن الطبخ
يعتبر قطران الفحم والمركبات العضوية المتطايرة والزرنيخ والبريليوم والكروم ومواد أخرى من بين الملوثات المنبعثة من الأفران التي تعمل بالفحم. فهي سامة وربما حتى سرطانية.
2. فرن الانفجار
يتم صهر خام الحديد لإنتاج الحديد السائل في الفرن العالي. طريقة الأكسجين الأساسية هي اسم هذه التقنية. يتم إنتاج الحديد الخام، المعروف أيضًا باسم الحديد الخام، في الفرن عن طريق تغذية خليط من الخام المعدني وفحم الكوك وعوامل التدفق مثل الحجر الجيري. تتم بعد ذلك معالجة الحديد الخام وتحويله إلى فولاذ.
تعد تقنية EAF (فرن القوس الكهربائي) بديلاً يعمل على إذابة الفولاذ الخردة في درجات حرارة عالية بدلاً من الحديد الخام. تؤدي كلتا العمليتين إلى إنتاج ملوثات مثل الهيدروكربونات وأول أكسيد الكربون والجسيمات الدقيقة وثاني أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت.
3. ثاني أكسيد الكربون
ثاني أكسيد الكربون (CO2) هو الأكبر من الناحية الكمية الانبعاثات المحمولة جوا من منشآت الصلب. تؤثر الاختلافات في كمية الفولاذ المنتج من الخام على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، نظرًا لأن الأفران العالية ومصانع الحديد الإسفنجي تقلل من خام الحديد، وهو المصدر الرئيسي للانبعاثات.
على سبيل المثال، يؤدي استخدام الوقود الأحفوري في أفران المعالجة الحرارية وإعادة التسخين إلى إنتاج انبعاثات أيضًا.
حوالي نصف الطاقة المستخدمة في صناعة الصلب بشكل عام تأتي من الفحم المستخدم كعامل اختزال في الأفران العالية ومصانع الحديد الإسفنجي (الفحم المعالج بالإضافة إلى أنواع الطاقة الأخرى). ما يقرب من 90٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من قطاع الصلب تأتي من الفحم.
4. أكاسيد النيتروجين
تحدث انبعاثات أكسيد النيتروجين (NOx) في الغالب في مصانع فحم الكوك، وأفران القوس الكهربائي، وأفران إعادة التسخين والمعالجة الحرارية، وتخليل حمض النيتريك، والنقل.
بسبب درجات الحرارة المرتفعة المطلوبة في صناعات الحديد والصلب فإنه من الصعب منع توليد أكاسيد النيتروجين أثناء عمليات احتراق الوقود بسبب وجود النيتروجين في الهواء.
5. ثاني أكسيد الكبريت
ترتبط انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ارتباطًا وثيقًا بحرق النفط، خاصة في تصنيع فحم الكوك وأفران إعادة التسخين.
6. الغبار
تؤدي معظم عمليات صناعة الصلب إلى تكوين الغبار، خاصة تلك التي تتضمن الأفران العالية ومرافق فحم الكوك. أدى تطوير أنظمة التهوية والمرشحات وتقنيات إزالة الغبار إلى انخفاض كبير في انبعاثات الغبار.
بشكل عام، يمكن للمرشحات المثبتة إزالة أكثر من 99 بالمائة من جزيئات الغبار الموجودة في غازات الفرن المستخرجة.
تتم إزالة المحتوى المعدني للغبار - الزنك والنيكل والكروم والموليبدينوم - ومعالجته وإعادة تدويره بشكل أساسي، وتحويله إلى منتج ثانوي قيم.
لقد انخفضت انبعاثات الغبار الفعلية والمحددة بحوالي 80% منذ عام 1992. وقد أظهرت الدراسات التي أجريت على مدى عدة عقود على الطحالب أن انبعاثات المعادن قد انخفضت جنبًا إلى جنب مع الغبار، في المقام الأول.
وفي قطاع الصلب، لم تعد انبعاثات الغبار تشكل مصدر قلق بيئي كبير. تجدر الإشارة إلى أن تكنولوجيا التنقية الحديثة باهظة الثمن وتستهلك الكثير من الطاقة، بما في ذلك معالجة الغبار.
7. الملوثات العضوية
المصدر الرئيسي لانبعاثات الهيدروكربونات هو استخدام المذيبات في إجراءات مثل الطلاء والتنظيف. تعتبر الأفران المستخدمة في عملية الإنتاج لصهر الخردة المعدنية المصدر الأساسي لانبعاثات المواد الهيدروكربونية. قد تكون انبعاثات الهيدروكربونات من أفران الصهر مرتبطة بالتغيرات في معاملات المعالجة في الفرن بالإضافة إلى تركيبة الخردة على الأرجح.
عند إقرانها بالمرشحات، يمكن لفصل الغبار بكفاءة وإدارة درجة حرارة غازات المداخن أن يقلل من بعض الملوثات، مثل الديوكسينات، والتي ترتبط في الغالب بجزيئات الغبار. ومع ذلك، كما تظهر نتائج القياسات التي أجرتها مصانع الصلب في عام 2005، فمن الصعب للغاية تقييم انبعاثات الديوكسين.
8. مياه
الاستخدام الأساسي للمياه هو في إجراءات التبريد. يتم استخدام المياه المعالجة كمواد تشحيم لتنظيف الغازات المعالجة وتخليلها وتطهيرها. كما يتم استخدام المياه المستخدمة في الصرف الصحي بكميات أقل.
عندما يمكن الوصول إلى مياه البحر، تستخدمها المبادلات الحرارية في الغالب للتبريد غير المباشر. وهذا يدل على أن ارتفاع درجة الحرارة بما لا يزيد عن بضع درجات لن يكون له تأثير على الماء عند إطلاقه مرة أخرى. وفي حالات أخرى، تستخدم تقنيات التبريد المياه السطحية من البحيرات والمجاري المائية.
كما تُستخدم المياه السطحية بشكل شائع كمياه معالجة في مصانع الصلب؛ بعد عمليات التنظيف مثل الترسيب وفصل الزيت عن الماء، يمكنها تحقيق معدل إعادة تدوير يتجاوز 90%. بالإضافة إلى استخدامها للصرف الصحي، يتم استخدام المياه البلدية أيضًا بكميات متواضعة للمياه المعالجة.
وفي الختام
لا تلتزم العديد من شركات الصلب حاليًا بأفضل الممارسات عندما يتعلق الأمر بمعالجة التأثير البيئي لصناعة الصلب ومشكلة الانبعاثات. مطلوب اتخاذ إجراءات سريعة وكبيرة للامتثال للوائح والحد من تلوث الهواء الناجم عن صناعة الصلب.
إحدى طرق التخفيض التلوث الصناعي هو استخدام احتجاز الكربون وعزله (CCS)الذي يزيل ثاني أكسيد الكربون من المنشآت الصناعية من المصدر. ومع ذلك، فإن احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه عملية مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة وقد تكون أيضًا ضارة للغاية.
ووفقاً للدراسات، فإن حرق الفحم وما إلى ذلك قد يؤدي إلى زيادة الانبعاثات بنسبة 25% عند استخدام احتجاز وتخزين الكربون. والخيار الوحيد القابل للتطبيق هو وسيلة منخفضة التكلفة وعالية الكفاءة لتغطية مناطق واسعة.
توصيات
- 9 أفضل دورات البصمة الكربونية
. - 18 طريقة لتقليل البصمة الكربونية في المنزل
. - أسباب أهمية مصارف الكربون
. - 11 منتج سلبي للكربون يقلل من انبعاث غازات الدفيئة
. - ما هي أحواض الكربون الاصطناعية ، وكيف تصنع؟
دعاة حماية البيئة عن ظهر قلب. كاتب محتوى رئيسي في EnvironmentGo.
أسعى لتثقيف الجمهور حول البيئة ومشاكلها.
لقد كان الأمر دائمًا متعلقًا بالطبيعة ، يجب أن نحميها لا أن ندمرها.