صناعة الصلب الأخضر في أستراليا تترقب انطلاقة.. ما دور الهيدروجين؟ (تقرير)

تُعدّ صناعة الصُّلب في أستراليا مهيّأة للتحول الأخضر بفضل تقنيات الإنتاج الحديثة ووفرة المواد الخام ومصادر الطاقة المتجددة.

ووفق تحديثات القطاع لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، تتمتع أستراليا بموقعٍ مُميزٍ في المشهد الجديد لصناعة الصلب، حيث تمتلك احتياطياتٍ هائلة من خام الحديد، وبعض أرخص مصادر الطاقة المتجددة في العالم، وإمكاناتٍ معقولة للوصول إلى الغاز الطبيعي، وبيئة جيولوجية مُلائمة لعزل الكربون.

ولا تُشير هذه العوامل إلى حلٍّ واحدٍ يُناسب الجميع، بل إلى 3 مساراتٍ مُختلفةٍ لصناعة الصلب تُناسب مختلف المناطق وحالات الاستعمال داخل أستراليا.

ولا يعتمد أيٌّ منها على تقنية إنتاج الحديد المختزل المباشر القائم على الهيدروجين.

الهيدروجين لإنتاج الصلب الأخضر في أستراليا

على مدى السنوات الـ5 الماضية، حظي الهيدروجين بترويج واسع النطاق بعَدِّه مستقبل الصلب الأخضر.

وتمثلت الفكرة في إنتاج الهيدروجين من الكهرباء المتجددة باستعمال التحليل الكهربائي، وتغذية هذا الهيدروجين في فرن عمودي، وتحويل خام الحديد إلى معدن صلب، وصهر الناتج في فرن قوس كهربائي.

وُصِفت هذه الفكرة بأنها نظيفة ومرنة ومثبتة تقنيًا، وقد أثبتت فعاليتها، وفق ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

رغم ذلك، فإن الافتراضات الاقتصادية التي دعمت هذه الرؤية لم تصمد، إذ ما تزال تكاليف أجهزة التحليل الكهربائي مرتفعة، وما تزال كفاءة إنتاج الهيدروجين منخفضة، وما تزال عمليات الضغط والتخزين والتوزيع معقّدة ومكلفة.

من ناحية ثانية، تُعدّ الكهرباء رخيصة في أستراليا مقارنة بالمتوسطات العالمية، ولكنها ليست رخيصة بما يكفي لإنتاج الهيدروجين الأخضر بسعر يقارب دولارين للكيلوغرام، ناهيك عن 1.50 دولارًا أو أقل، وهو المبلغ المطلوب لتحقيق تكافؤ التكلفة مع الخيارات الأخرى.

و حتى في المنشآت الصناعية النائية التي تجمع بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية والتخزين لإنتاج الكهرباء، يتراوح السعر بين 3 و4 دولارات للكيلوغرام في أستراليا، وبين 5 و8 دولارات في معظم دول العالم المتقدم.

ويعتمد نجاح تقنية الاختزال المباشر للحديد باستعمال الهيدروجين على جدول بيانات بافتراض أن أسعار الطاقة لمستقبل لم يتحقق بعد، وقد لا يتحقق بالكامل. هذه الفجوة بين التوقعات والواقع مهمة.

إنتاج صلب محايد كربونيًا

تتمتع أستراليا بفرصة حقيقية لإنتاج صلب محايد كربونيًا، دون الاعتماد على الهيدروجين، بل على 3 عمليات مختلفة، كل منها يناسب جغرافية صناعية مختلفة ومزيجًا مختلفًا من الموارد، بحسب متابعة منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن) لتحديثات القطاع.

وفي المناطق التي تتمتع بوفرة من الكهرباء المتجددة، خصوصًا في مساحات شاسعة من كوينزلاند الداخلية، وشمال أستراليا الجنوبية، ومنطقة بيلبارا -إذ يمكن استعمال طاقة الرياح والطاقة الشمسية على نطاق واسع- يُعدّ التحليل الكهربائي للأكسيد المنصهر الخيار الأمثل.

ويمثّل التحليل الكهربائي للأكسيد المنصهر مسار كهربة مباشرًا، لأنه يتجاوز الهيدروجين تمامًا، ويفصل خام الحديد كهروكيميائيًا إلى حديد سائل وأكسجين، والمدخلات الوحيدة هي الكهرباء وخام الحديد.

من ناحية ثانية، لا توجد انبعاثات كربونية في الموقع، وقد أثبتت شركة بوسطن ميتال (Boston Metal) نجاح هذه العملية على نطاق تجريبي، وتتجه الشركة نحو التجارب التجارية.

عند 4 ميغاواط/ساعة لكل طن من الفولاذ، يستهلك التحليل الكهربائي للأكسيد المنصهر طاقة كثيفة، لكن مصادر الطاقة المتجددة في أستراليا قادرة على دعم ذلك.

وبالنظر إلى تكلفة كهرباء تبلغ 0.03 دولارًا للكيلوواط/ساعة، يبلغ هذا 120 دولارًا للطن من تكاليف الطاقة. وبإضافة 50 دولارًا أخرى لاستهلاك رأس المال ونفقات التشغيل، يمكن للتحليل الكهربائي للأكسيد المنصهر توفير الحديد السائل بنحو 170 دولارًا للطن في الأماكن التي تتوفر فيها مصادر طاقة متجددة وفيرة ومنخفضة التكلفة.

ويُعدّ هذا أقل من تكلفة صناعة الحديد السريع، وأقل من تكلفة إنتاج الحديد المختزل المباشر بالميثان الحيوي، وأقل بكثير من إنتاج الحديد المختزل المباشر بالهيدروجين.

بدوره، يلغي التحليل الكهربائي للأكسيد المنصهر الحاجة إلى البنية التحتية للهيدروجين، أو خطوط أنابيب الغاز، أو خزانات الضغط العالي.

ويُعدّ مفاعلًا معياريًا، يعمل بالكهرباء، ومناسبًا تمامًا للمشروعات الصناعية الجديدة التي تقع بجوار موارد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

وفي المناطق التي يكون فيها الغاز الطبيعي رخيص التكلفة وتتوافر فيها جيولوجيا عزل الكربون، تُصبح عملية الاختزال المباشر للحديد مجدية اقتصاديًا.

وتُسخّن هذه العملية جزيئات خام الحديد الدقيقة بسرعة باستعمال الأكسجين ووقود محترق، وهو الغاز الطبيعي عادةً.

ويُعدّ المفاعل صغير الحجم، ولا يتطلب التلبيد أو التكوير، ويعمل باستمرار، ويمكنه إنتاج الحديد السائل أو الحديد المختزل مباشرةً حسب التكوين.

وعند استعماله مع تقنية احتجاز الكربون وتخزينه، يُمكنه إنتاج فولاذ بانبعاثات تُضاهي التحليل الكهربائي للأكسيد المنصهر.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصدر..