کربن زدایی از صنایع سنگین با گازهای سبک
کربن زدایی از صنایع سنگین با گازهای سبک
امروزه اقتصاد هیدوژن در حال شتاب‌گرفتن است و پروژه شرکت لینده( Linde )در یاری‌رساندن به تولیدگنندگان برای رفع موانع استفاده از این گاز سبک، نقش اساسی ایفا می‌کند. پروژه شرکت لینده( Linde )می‌تواند از طریق بهبود کارایی و ارائه برنامه‌هایی به شرکت‌ها در راستای کاهش انتشار و یا جذب دی‌اکسید کربن( CO2 )، به بخش‌هایی با وضعیت سختِ کاهش کربن کمک کند تا اهداف کربن‌زدایی خود را محقق سازند.
صنعت فولاد
تقریباً ۵ درصد از انتشار دی‌اکسیدکربن( CO2 )جهان به صنعت فولاد مربوط می‌شود و به همین دلیل یافتن راهکارهایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در دستور کار تولیدکنندگان فولاد قرار دارد. برای نمونه، کارخانه فولادسازی Arcelor Mittal Europe هدف خود تا سال ۲۰۳۰ را کاهش ۳۰ درصدی انتشار دی‌اکسیدکربن( CO2 )اعلام کرده است و تا سال ۲۰۵۰ فعالیت‌های کربن خنثی را در اولویت دارد.
از آن‌جایی که کارخانه‌های تولیدکننده فولاد در راستای تحقق اهداف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، به کاهش وابستگی‌شان به استفاده از سوخت‌های فسیلی چشم دوخته‌اند، استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت احتراق به زمینه تحقیقاتی جالبی تبدیل شده است. زمانی که هیدروژن به عنوان سوخت می‌سوزد، با اکسیژن واکنش داده و دوباره به آب تبدیل می‌شود.
با وجود بخار آب به عنوان تنها محصول جانبی در فرآیند سوختن هیدروژن، این گاز خود را به عنوان گزینه امیدوارکننده‌ای برای مقابله با انتشار گازهای گلخانه‌ای مطرح کرده است. برای نمونه، برای کاهش شدید انتشار دی‌اکسیدکربن( CO2 )در DRI می‌توان از هیدروژن بجای گاز طبیعی استفاده کرد. روش دیگر استفاده از هیدروژن در کوره‌های بلند( کوره‌های بلند ذوب آهن )است. با این کار، کاهش ۲۰ درصدی انتشار گازهای گلخانه‌ای امکان‌پذیر شده است.
همان‌گونه که در سال ۲۰۲۰ لینده( Linde )و اوواکو( Ovako )با موفقیت نشان دادند، از هیدروژن می‌توان برای گرم‌کردن مجدد فلز قبل از نوردکردن آن نیز استفاده کرد. هوفورس، شهر کوچکی در فاصله زمانی ۵/۲ ساعتی در شمال استکهلم، صحنه اولین آزمایش تمام مقیاس گرمایش فولاد قبل از نورد با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت و اکسیژن به عنوان عامل اکسیدان بود. این آزمایش به عنوان بخشی از همکاری بین لیند و اوواکو، در یکی از کوره‌های زمینی اوواکو در کارخانه نورد هوفورس( Hofors )انجام شد.
به طور معمول، برای گرم‌کردن کوره‌های زمینی از پروپان استفاده می‌شود. در این کوره‌ها، شمش‌های فولادی قبل از فرآیند‌های بعدی و نورد کردن به شکل‌های مختلف، تا دمای بالاتر از ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند. اما طی این آزمایش، کوره اوواکو با استفاده از هیدروژن گرم شد. در این فرآیند برای تامین سوخت، به جای استفاده از نفت، سوخت هیدروژنی از طریق الکترولیز – فرآیند تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن با استفاده از جریان الکتریسیته – تهیه شد.
پس از این آزمایش، با انجام آنالیز کامل خواص فولاد بدست آمده مشخص شد که گرم‌کردن فولاد با سوخت هیدروژنی تأثیر منفی بر کیفیت آن ندارد. این نتیجه مثبت، زمینه ورود هیدروژن به عنوان سوختی برای گرمایش در کوره‌های کارخانه‌های نورد فولاد در مقیاسی کامل فراهم می‌کند که می‌تواند به کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از صنعت فولاد کمک کند.
برای تغییر رویه به سمت فعالیت‌های کم کربن در صنعت فولاد به چندین سال زمان نیاز هست، اما در حال حاضر گستره وسیعی از فناوری‌های موجود می‌توانند به این صنعت کمک کنند تا میزان انتشار دی‌اکسیدکربن( CO2 )خود را کاهش دهد.
مواد شیمیایی
پیشنهاد لینده( Linde )به کارخانه‌های سنتزی، تولید آمونیاک( NH3 ) یا متانول( CH3OH )به ترتیب از طریق تبدیل هیدروژن و نیتروژن تولید شده به آمونیاک، و تبدیل دی‌اکسیدکربن( CO2 )و هیدروژن تولید شده به متانول می‌باشد. در مواردی که ماده اولیه مورد استفاده هیدروژن سبز باشد، محصولات تولید شده حتی عنوان “آمونیاک سبز” و “متانول سبز” نامیده می‌شوند.
برای مایع‌سازی هیدروژن از بخش‌های سرمایشی کارخانه استفاده می‌شود تا نسبت به حالت گازی حمل و نقل و ذخیره‌سازی آن در فضای کمتری امکان‌پذیر شود. برای تولید هیدروژن مایع( LH2 )، این گاز فرار را تا دمای منفی ۲۵۳ درجه سانتی‌گراد سرد می‌کنند. علاوه بر این، توربو کمپرسورهایی برای پمپ‌های هیدروژن و هیدروژن مایع، پیشنهاد داده‌ایم.
به عنوان مثال، تولید آمونیاک که به عنوان عامل مهمی در انتشارگازهای زیان‌آورشناخته شده است. هر ساله در سطح جهانی تقریباً ۱۹۰ میلیون تن آمونیاک تولید می‌شود، بنابراین با استفاده از هیدروژن سبز برای تولید آمونیاک، مسیری امیدوارکننده به سوی آینده‌ای پایدارتر هموار می‌گردد.
پالایشگاه‌ها
در شرکت‌های پتروشیمی برای فرآیند گوگردزدایی به وفور از هیدروژن استفاده می‌شود. استفاده از هیدروژن سبز در این فرآیندها، شرکت‌ها را در دستیابی به اهداف بلندپروازانه کربن‌زدایی تعیین شده در این صنعت کمک خواهد نمود. پروژه REFHYNE – هیدروژن پالایشگاه پاک برای اروپا- یکی از نمونه‌هایی است که Linde در آن مشارکت دارد. این پروژه که با تعهد مشترک پیل‌های سوختی و هیدروژنی کمیسیون اروپا( FCH JU )تامین مالی می‌شود، بزرگ‌ترین دستگاه الکترولایز هیدروژنی جهان را در پالایشگاه راینلند شل Shell’s Rhineland Refinery در وسلینگ( Wesseling )آلمان نصب و راه‌اندازی خواهد کرد. فاز اول این پروژه نصب و راه‌اندازی، الکترولایزر هیدروژنی ۱۰ مگاواتی را شامل می‌شود. در حالی که فاز دوم با هدف ساخت الکترولایزر هیدروژنی ۱۰۰ مگاواتی انجام خواهد شد.
لازم به ذکر است مقاله فوق از سایت شرکت لینده ترجمه شده است.
