ورلڈ میٹل رپورٹس کے مطابق ، حالیہ سٹیل انڈسٹری کاربن کے اخراج میں کمی ٹیکنالوجی کی جدت میں مندرجہ ذیل پہلو شامل ہیں۔:
1.ریڈوک۔آئی این جیدھماکے بھٹی کی پیداوار ، سکریپ یا براہ راست کمی آئرن EAF سٹیل سازی کا استعمال کرتے ہوئے۔
2.لوہے کی پیداوار میں براہ راست کمی میں سبز بجلی سے ہائیڈروجن کا استعمال۔
3.ہائیڈرو میٹالجری پر مبنی الیکٹرولائٹک آئرن ایسک۔
4.پگھلا ہوا آکسائڈ برقی تجزیہ۔.
5.یورپی انتہائی کم کاربن ڈائی آکسائیڈ سٹیل میکنگ۔(ULCOS)پروجیکٹ (بلاسٹ فرنس ٹاپ گیس ری سائیکلنگ۔، ہسارنا۔).
6.ہمآئی این جیکیمیائی مصنوعات بنانے کے لیے گیس
7.سیمنٹ انڈسٹری میں سلیگ کا اطلاق
1. تعارف
بین الاقوامی توانائی ایجنسی پیرس معاہدے کے اہداف کے حصول کے لیے پائیدار ترقیاتی منصوبہ (SDS) تجویز کرتی ہے۔اس منصوبے کو حاصل کرنے کے لیے ، بین الاقوامی توانائی ایجنسی نے تجویز دی ہے کہ سٹیل انڈسٹری کو خام سٹیل کے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کی شدت کو سالانہ 1.9 فیصد 2017 سے 2030 تک کم کرنا ہوگا۔
خام سٹیل کے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کی شدت 2009 کے بعد سے نیچے کی طرف ہے (2017 میں سال بہ سال 1.8 فیصد کمی)۔تاہم ، سٹیل کی مصنوعات کے یونٹ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو کم کرنے کے لیے ، سٹیل انڈسٹری کو اب بھی سخت محنت کرنے اور تکنیکی جدت جاری رکھنے کی ضرورت ہے۔
حال ہی میں ، سٹیل انڈسٹری کے ماحولیاتی اثرات کو کم کرنے میں کئی حالیہ پیش رفت ہوئی ہیں۔اس طرح کے بہت سے منصوبے ، ٹیکنالوجیز یا اختراعات درج ذیل زمروں میں آتی ہیں۔
1)لوہے کی ہائیڈروجن میں کمی۔
2)سبز بجلی کا استعمال۔
3)بائیوماس کا استعمال۔
4)علاج کی ٹیکنالوجی ختم کریں۔
یہ مضمون سٹیل کی پیداوار کے موجودہ راستوں اور ان کے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کے مسائل پر بحث کرتا ہے۔ یہ موجودہ اور ترقی پذیر کم اخراج ٹیکنالوجیز (LETs) کا بھی جائزہ لیتا ہے۔ یہ ٹیکنالوجیز سٹیل انڈسٹری کو بنیادی طور پر تبدیل کر سکتی ہیں۔
1.1مرکزیSچھلکاPگلابRباہر
سٹیل کی پیداوار کے لیے تین اہم عمل کے راستے ہیں:
1)مربوط راستہ بلاسٹ فرنس ، بنیادی آکسیجن کنورٹر اور کوک اوون (BF-BOF طریقہ کار کا 70٪) اختیار کرتا ہے۔
2)براہ راست کم شدہ آئرن (DRI) کی پیداوار ، جو برقی قوس بھٹی سٹیل سازی میں استعمال ہوتی ہے (DRI-EAF طریقہ 5٪ ہے)۔
3) سکریپ سٹیل کے ساتھ الیکٹرک آرک فرنس اسٹیل میکنگ (سکریپ-ای اے ایف طریقہ کار 24 فیصد ہے)۔
1.2علاقائی۔Dمیں حوالہ جاتIرون اورSچھلکاPروڈکشنTٹیکنالوجی
جدید BF-BOF سٹیل سازی کے عمل کا پیشرو سینکڑوں سالوں سے موجود ہے۔ 1960 کی دہائی میں ، سکریپ سٹیل کی بڑی مقدار کی دستیابی کی وجہ سے ، الیکٹرک آرک فرنس سٹیل میکنگ کو فروغ دیا گیا اور اس کا اطلاق کیا گیا۔ابتدائی ای اے ایف کی حدیں بجلی کی کمی (خاص طور پر سستی بجلی) اور سکریپ سپلائی تھیں ، اور وہ صرف کم درجے کی سٹیل کی مصنوعات تیار کرسکتی تھیں۔ پچھلے 50 سالوں میں ، برقی قوس کی بھٹیوں کو مسلسل بہتر بنایا گیا ہے ، تاکہ تقریبا 80 80 فیصد سٹیل کی مصنوعات برقی قوس بھٹیوں سے پیدا کی جاسکیں۔ کم قیمت والی بجلی اور سکریپ یا قدرتی گیس والے ممالک عام طور پر آرک فرنس کے ذریعے بڑی مقدار میں سٹیل تیار کرتے ہیں۔ 2018 میں ، امریکہ میں 68 فیصد خام سٹیل الیکٹرک آرک فرنس پروسیس کے ذریعے تیار کیا گیا ، جبکہ چین میں صرف 12 فیصد۔ چین میں ، سکریپ اور سستی بجلی کی مناسب فراہمی اب بھی محدود عوامل ہیں۔
2 اخراج۔RتعلیمSٹریٹیجی
2.1 عملRباہرSالیکشن:TروایتیIانٹیگریٹڈSٹیل میکنگ ، ای اے ایف۔Sٹیل میکنگ ،Dبراہ راستRتعلیمIرون
جاپان کے مطابق'؛ بجلی کے اخراج کا گتانک ، EAF سٹیل سازی کے عمل کا خارج ہونا ، خاص طور پر سکریپ کو خام مال کے طور پر استعمال کرنا ، روایتی BF-BOF عمل سے نمایاں طور پر کم ہے۔زیادہ ماحول دوست سٹیل سازی کے حصول کے لیے ، عالمی سٹیل انڈسٹری سے EAF کے عمل میں تبدیلی کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے۔اگر BF-BOF روٹ 60٪ اور آرک فرنس روٹ 40٪ (100٪ NG-DRI خام مال کا استعمال کرتے ہوئے) بنتا ہے تو ، کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو تقریبا 20٪ سے 1.62 tCO2 / tHRC تک کم کیا جا سکتا ہے۔
کم کاربن بجلی اور کافی سکریپ سپلائی EAF سٹیل سازی کے لیے ضروری شرائط ہیں جو روایتی BF-BOF سٹیل سازی کو تبدیل کریں۔ اس کے علاوہ ، صرف جب ڈی آر آئی/ایچ بی آئی کو الیکٹرک آرک فرنس پروڈکشن میں شامل کیا جائے ، الیکٹرک آرک فرنس ایک ایسا عمل بن سکتا ہے جو تمام سٹیل گریڈ کی پیداوار کے لیے موزوں ہو۔ قدرتی گیس کی دستیابی اور قیمت DRI/HBI کی پیداوار کو محدود کرنے کا ایک بڑا عنصر ہے۔
چین میں ، دنیا'؛ اسٹیل کا سب سے بڑا پروڈیوسر ، EAF سٹیل سازی فی الحال محدود بجلی اور کم لاگت DRI اور سکریپ سپلائی کی وجہ سے محدود ہے۔کچھ کنورٹرز کو آرک فرنس سے بدلنا عالمی سٹیل انڈسٹری میں ایک رجحان ہو سکتا ہے۔
2.2 دھماکےFurnaceIترقی
چونکہ موجودہ BF-BOF راستہ سٹیل کی پیداوار کا 70 فیصد ہے ، سٹیل کے کاربن کے اخراج کی شدت کو کم کرنے کے لیے قلیل مدتی حکمت عملی یہ ہے کہ موجودہ بلاسٹ فرنس روٹ میں تیزی سے ترمیم اور بہتری لائی جائے ، اس طرح سٹیل کے فی ٹن کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو کم کیا جائے۔BF-BOF راستے میں بہتری میں ایسی ٹیکنالوجیز شامل ہیں جو بجلی کا استعمال کرتی ہیں ، جیسے گرم ہوا کی زیادہ گرمی ، اوپر گیس کی ری سرکولیشن ، بھٹی یا کوکنگ کے عمل میں بہتری ، دھماکے کی بھٹی میں قدرتی گیس کا انجکشن کوک کی طلب کو جزوی طور پر پورا کرنے کے لیے ، اور متبادل ایندھن کا استعمال۔ جیسے بائیوماس
بلاسٹ فرنس میں برقی ٹیکنالوجی کا استعمال کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو کم کر سکتا ہے ، اس بنیاد پر کہ بجلی قابل تجدید بجلی یا گرین نیشنل گرڈ سے آتی ہے۔پلازما مشعلوں کی وشوسنییتا اور دیکھ بھال میں نمایاں بہتری آئی ہے کیونکہ انہیں 1980 کی دہائی میں بلاسٹ فرنس میں متعارف کرایا گیا تھا۔ الیکٹرک انرجی ہائی ٹمپریچر اور ہائی اسپیڈ پلازما فلو پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
خشک بجھانا موجودہ کوکنگ ٹیکنالوجی کی بہتری ہے ، سرخ گرم کوک کی حرارت کو بحال کرنے کے لیے غیر فعال گیس کا استعمال۔بازیاب ہونے والی حرارت بوائلر میں بھاپ پیدا کرتی ہے جو کہ دوسرے مقاصد جیسے بجلی کی پیداوار کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ خشک بجھانے والے کوک میں نمی کی مقدار کم ہے ، جس سے بلاسٹ فرنس کوک کی مقدار بچتی ہے۔
بہت سے بلاسٹ فرنس کو بہتر بنانے کے منصوبے دھات کاری کوئلے / کوک کی جگہ بائیوچار کے استعمال پر مرکوز ہیں۔دیگر پیٹرو کیمیکل کاربن ذرائع کی طرح ، بائیوچار فضا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ جاری کرتا ہے ، اور جاری کردہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو بائیوماس نمو کے دوران جذب شدہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کا توازن سمجھا جاتا ہے۔لہذا ، بائیوچار کو گرین ہاؤس گیس (GHG) غیر جانبدار سمجھا جاتا ہے۔
بلاسٹ فرنس میں بایوماس کو کاربن کے متبادل کے طور پر استعمال کرنے میں ایک اہم مسئلہ یہ ہے کہ بائیوچار کی زیادہ سرگرمی کوک کے معیار میں نمایاں کمی کا باعث بنتی ہے۔
2.3 ہائیڈروجن پر مبنی سٹیل بنانے کا منصوبہ۔
سٹیل سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو کم کرنے کا ایک طویل المیعاد حل یہ ہے کہ کاربن کو ہائیڈروجن کے ساتھ لوہے کو کم کرنے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جائے۔
ہائیڈروجن میں کمی کے دو طریقے ہیں:1) دھماکے کی بھٹی میں ہائیڈروجن انجکشن ضروری کوئلے / کوک کی مقدار کو کم کر سکتا ہے۔ 2) ای اے ایف سٹیل میکنگ میں ، ہائیڈروجن کو این جی ڈی آر آئی کے متبادل کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ ایچ 2 - ڈی آر آئی پیدا ہو۔
2.4 پگھلی ہوئی کمی کی ٹیکنالوجی
پگھلی ہوئی کمی کوئلے پر مبنی آئرن میکنگ کا ایک متبادل عمل ہے ، جو پگھلے ہوئے لوہے میں کوئلے کی گیسفیکیشن پر منحصر ہے۔پگھلنے میں کمی کے عمل میں دو علاقے شامل ہیں: پہلے سے کمی کا علاقہ اور پگھلنے میں کمی کا علاقہ۔کوئلہ پگھلنے والے کمی والے علاقے میں داخل ہوتا ہے ، جہاں کوئلہ گیسبنائی جاتی ہے تاکہ کاربن مونو آکسائیڈ سے گرمی اور گرم گیس پیدا ہو۔گرمی پگھلے ہوئے کمی والے علاقے میں لوہے کو پگھلا دیتی ہے ، اور گرم گیس کو پہلے سے کم کرنے والے زون میں پہنچایا جاتا ہے۔پھر ، گرم گیس نے آئرن آکسائڈ کو پہلے سے کم کر دیا اس سے پہلے کہ آئرن آکسائڈ پگھلے ہوئے کمی کے علاقے میں داخل ہو جائے تاکہ حتمی کمی ہو۔پگھل کم کرنے والی ٹیکنالوجی کوکنگ کے عمل کو ختم کرتی ہے اور لوہے کے جمع کرنے کے عمل سے بچتی ہے ، جس سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔زیادہ تر پگھلنے کی کمی کے عمل کا ایک نقصان یہ ہے کہ انہیں بڑی مقدار میں آکسیجن کی ضرورت ہوتی ہے اور قیمت زیادہ ہوتی ہے۔اس وقت ، 1 فیصد سے کم سٹیل سونگھنے کے عمل سے پیدا ہوتا ہے۔
HISARNA اور FINEX دو عام پگھلنے میں کمی کی ٹیکنالوجیز ہیں۔
HISARNA ULCOS پروجیکٹ کا حصہ ہے جس کا مقصد سٹیل بنانے کے دوران CO2 کے اخراج کو 50 فیصد کم کرنا ہے۔2007 کے بعد سے ، ٹاٹا اسٹیل ، ریو ٹنٹو گروپ اور ULCOS پروجیکٹ گروپ HISARNA ٹیکنالوجی تیار کر رہا ہے ، جو بغیر کسی علاج کے براہ راست لوہے اور کوئلے سے لوہا پیدا کر سکتی ہے۔
روایتی آئرن میکنگ روٹ کے مقابلے میں ، کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج میں 20 فیصد کمی واقع ہوتی ہے ، اور HISARNA فرنس میں بائیو ماس یا سکریپ کا استعمال کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو مزید 50 فیصد کم کر سکتا ہے۔
3. براہ راست کاربن سے بچنے کے اختیارات۔
فی الحال ، تجرباتی مرحلے میں دو پروجیکٹ نئے عمل کے راستوں کا مطالعہ کر رہے ہیں ، جو سٹیل انڈسٹری کو مکمل طور پر تبدیل کرنے اور سٹیل انڈسٹری کو ڈی کاربونائز کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔mاولٹن آکسائڈ الیکٹرولیسس (ایم او ای) اور آئرن ایسک الیکٹرولیسس پروجیکٹس۔دونوں سبز برقی ٹیکنالوجیز ہیں۔
3.1 پگھلا ہوا آکسائڈ برقی تجزیہ۔
کمپنی بی لوہے کی کاربن سے پاک سٹیل کی پیداوار کا عمل تیار کر رہی ہے۔
یہ عمل چھوٹے پیمانے پر پائلٹ کی ترقی کی سطح پر ہے۔
MOE عمل لوہے کو خام مال کے طور پر استعمال کرتا ہے تاکہ لوہے کو غیر فعال انوڈ اور زیادہ مستحکم پگھلا ہوا آکسائڈ الیکٹرولائٹ پرت کے ذریعے منتخب کیا جا سکے۔
یہ rمثال کے طور پر ہٹا دیںsالیکٹرولائٹ سیل سے خالص آئرن ، شامل کریں۔sمرکب ، اور پھر عام بہاو سٹیل سازی کے سامان کے مطابق سٹیل کو پروسیس اور کاسٹ کریں۔ٹارگٹ کیمیائی خصوصیات اور الکلائٹی کو برقرار رکھنے کے لیے ، لوہے کی دھات میں گینگیو کمپوزیشن فلوکس کے ساتھ مل کر پگھلی ہوئی آکسائڈ پرت بناتی ہے۔
3.2 آئرن ایسک الیکٹرولیسس پروجیکٹ۔
سائیڈرون عمل یورپی سٹیل انڈسٹری کا ایک نیا منصوبہ ہے ، جس کی سربراہی آرسیلر میٹل کرتی ہے ، جس میں دھاتی آئرن پیدا کرنے کے لیے الیکٹرولائٹ سیلز کا استعمال کیا جاتا ہے۔
جب آئرن ایسک کو الیکٹرولائزر میں داخل کیا جاتا ہے اور الیکٹروڈ سے کرنٹ بہتا ہے تو لوہا کیتھوڈ کی طرف راغب ہوتا ہے اور آکسیجن انوڈ کی طرف راغب ہوتا ہے۔یہ پروجیکٹ یورپی یونین ہورائزن 2020 کے منصوبے کے ذریعے فنڈ کیا گیا ہے اور فی الحال پائلٹ مرحلے میں ہے۔ 3 میٹر کی صنعتی بیٹری زیر تعمیر ہے جس میں لوہے کے مختلف ذرائع کو فیڈ میٹریل کے طور پر جانچنا ہے ، بشمول سکریپ آئرن۔
دھاتی لوہے کی پیداوار میں تین اہم مراحل شامل ہیں:
1) ہیماٹائٹ گھلنشیل فیرس آئرن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہوئے میگنیٹائٹ بناتا ہے: Fe2O3 + HFeO2- → Fe3O4 + OH-
2) میگنیٹائٹ اور آئرن کے درمیان الیکٹرک جوڑ: Fe3O4 + Fe + 4OH- → HFeO2- 3) کیتھڈک پولرائزیشن کے تحت آئرن کا الیکٹرو کرسٹالائزیشن: 3HFeO2- + 3H2O + 6e- → 3Fe + 9OH-
4 فضلہ گیس کی ری سائیکلنگ۔
کاربن کیپچر ، سٹوریج اور استعمال کم اخراج سٹیل کی پیداوار کی طرف پیش رفت میں بھی کردار ادا کر سکتا ہے۔ کاربن کیپچر ، اسٹوریج اور یوٹیلائزیشن ٹیکنالوجیز فضلہ گیس سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو پکڑتی ہیں اور کوئلے یا قدرتی گیس کے خام مال کے استعمال سے بچنے کے لیے اسے مختلف کیمیائی مصنوعات کی پیداوار کے لیے خام مال کے طور پر دوبارہ استعمال کرتی ہیں۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ جو سٹیل کی فضلہ گیس سے حاصل کی جاتی ہے ، تیل کے کنوؤں کی تیل کی بحالی کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہے ، اور اسے زیادہ قیمت والی مصنوعات میں بھی تبدیل کیا جا سکتا ہے ، جیسے بائیوتھینول ، بائیو میتھانول یا پولیمر۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو سیمنٹ میں ذخیرہ کیا جا سکتا ہے یا طحالب کی نشوونما کے لیے فیڈ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم ، موجودہ آئرن اور سٹیل انڈسٹری سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو مکمل طور پر ختم کرنے کے لیے بڑی تعداد میں سیمنٹ یا طحالب کی ضرورت ہے ، جو ان ٹیکنالوجیز کی مشکلات میں اضافہ کرے گی۔
Bioethanol عام طور پر مکئی یا گنے جیسے بائیوماس میں چینی کے خمیر ابال سے پیدا ہوتا ہے۔ یہ پٹرول کے متبادل کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ Bioethanol قابل ذکر ہے کیونکہ یہ قابل تجدید وسائل سے حاصل کیا جاتا ہے۔ جیواشم ایندھن کے مقابلے میں ، بائیوتھینول کم زہریلا ہے اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کا اخراج تھوڑا کم پیدا کرتا ہے۔
میتھانول بلاسٹ فرنس گیس یا کوک اوون گیس کے ذریعے تیار کیا جا سکتا ہے تاکہ جیواشم ایندھن کے استعمال سے بچ کر کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو کم کیا جا سکے۔ میتھانول ترکیب کے لیے مصنوعی گیس ہائیڈروجن ، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور کاربن مونو آکسائیڈ کا مرکب ہو سکتی ہے۔ تاہم ، میتھانول کی پیداوار کے لیے N2 جیسے مرکبات کو گیس سے نکالنا چاہیے۔
5 نتیجہ
اسٹیل انڈسٹری اپنے کاربن فوٹ پرنٹ کو کم کرنے کے لیے ٹیکنالوجی تیار کرنے کے لیے بہت زیادہ پیسہ لگا رہی ہے۔ قلیل مدتی حل جیسے دھماکے کی بھٹیوں میں بتدریج بہتری یا EAF سٹیل سازی میں منتقلی سٹیل کی پیداوار کے فی یونٹ کاربن کے اخراج کو کم کرنے میں مدد دے سکتی ہے۔ تاہم ، اگر کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو نمایاں طور پر کم کرنا ہے تو ، نئے متبادل عمل کو بہتر بنانا چاہیے ، جیسے ہائیڈروجن کو بطور کم کرنے والے ایجنٹ یا لوہے اور سٹیل کی صنعت کو ڈی کاربونائز کرنے کے لیے سبز سمیلٹنگ کمی کی ٹیکنالوجی (تصویر 2)۔ اس کے علاوہ ، سبز توانائی کے لیے حکومتی تعاون اور جیواشم ایندھن کی صنعت کا مرحلہ آؤٹ ان ترقیاتی ٹیکنالوجیز کو موجودہ عمل کے پائیدار اور سرمایہ کاری مؤثر متبادل کے طور پر آگے بڑھانے کے لیے اہم ہے۔