Švedski proizvođač čelika SSAB u zajedničkom poduhvatu sa švedskom državnom elektrodistributcionom kompanijom Vattenfall i švedskom državnom rudarskom kompanijom LKAB, od 2016. godine uspešno radi na novoj tehnologiji proizvodnje čelika bez upotrebe fosilnih goriva i bez emisija CO2, takozvanog fosiil-free čelika.
S obzirom na to da je industrija proizvodnje čelika važan stub modernog sveta, a da on istovremeno teži ka postizanju ugljenično-neutralne održive privrede, od izuzetne je važnosti da tako važan deo industrije bude usklađen sa pomenutim ciljem. Za razliku od samog polja proizvodnje električne energije, gde uveliko postoje testirana rešenja proizvodnje iz obnovljivih izvora, koja su danas u širokoj primeni, u oblasti teške industrije ovakva rešenja su tek sada na pomolu.
Proizvodnja čelika trenutno je jedan od najvećih pojedinačnih izvora ugljen-dioksida. Ilustrativni su rezultati istraživanja Carbon Brief-a koji pokazuju da su svega 553 postojeće čeličane, zasnovane na konvencionalnoj tehnologiji proizvodnje čelika, odgovorne za čak 9% ukupnih svetskih emisija ugljen-dioksida. Postoji procena Međunarodne agecije za energiju da će u narednih 30 godina svetska proizvodnja čelika porasti za oko 30% , što onda dodatno pojačava potrebu za tehnologijom proizvodnje koja ne doprinosi emisijama CO2.
Pomenuta tehnologija na kojoj rade nosi naziv Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology, skraćeno Hybrit i shodno tome, ove tri kompanije su svoj poduhvat nazvale Hybrit projekat, a osnovanu zajedničku ćerku firmu Hybrit Development AB.
Kako se proizvodi čelik i zašto ova industrija toliko zagađuje
Čelik je legura gvožđa i ugljenika. Konvencionalni način proizvodnje čelika uključuje potrošnju fosilnih goriva u više etapa dobijanja čelika iz rude gvožđa, što rezultuje emisijama CO2 u svakoj od njih. U prvoj etapi se iz sirove rude gvožđa dobijaju peleti rude, koji se u narednoj, glavnoj, etapi mešaju sa sprašenim koksom (vrsta uglja), najčešće u visokoj peći. Pri visokim temperaturama, nakon redukcije gvožđe(III) oksida iz rude pomoću ugljen-monoksida (CO) nastalog sagorevanjem ugljenika iz uglja, iz te smese se dobija vruć metalni materijal, uz emitovanje CO2 kao nusproizvoda. Uz upumpavanje dodatne količine kiseonika, metalni proizvod se izliva i naposletku se, u finalnoj etapi, dobijaju ploče čelika.
Dakle, u ovakvim procesima se fosilna goriva ne koriste samo kao izvori ugljenika za sastav legure, već i kao gorivo za dobijanje toplote za potrebe procesa i kao prekursor ugljen-monoksida (CO), sredstva za redukciju gvožđa. Za potrebe ovakvog procesa troši se čak 770 kg uglja po toni proizvedenog čelika.
Nasuprot svemu ovome, kao što naziv Hybrit sugeriše, pri fossil-free proizvodnji čelika koristi se vodonik. U glavnoj etapi dobijanja čelika, vodonik, umesto CO, ima ulogu agensa za direktnu redukciju gvožđe(III) oksida iz peleta rude u prisustvu uglja, što se dešava na 820 °C u peći koja koristi električnu energiju, dobijenu iz obnovljivih izvora. Pri ovom procesu, jedina uloga fosilnog goriva – uglja je da bude izvor ugljenika za sastav legure. Ne postoji sagorevanje ugljenika iz uglja jer vodonik „kupi“ kiseonik iz rude, pa kiseonik ne može reagovati sa ugljenikom, samim tim nema stvaranja, ni emitovanja CO2. Emitovani nusproizvodi su vodena para i neizreagovali vodonik. Proizvod ovakve redukcije oksidne rude gvožđa je sunđerasto gvožđe, odnosno čvrsti porozni metalni materijal iz koga se naknadno dobijaju čelične ploče. Vodonik za redukciju gvođa se dobija elektrolizom vode uz potrošnju struje dobijene iz obnovljivih izvora.
Činjenica da se vodena para, nusproizvod iz glavne etape, može sakupiti i koristiti za pomenuto elektrolitičko dobijanje vodonika za redukciju, time zatvarajući krug resursa, ovaj proces čini još više održivim. Radi se i na tome da se tehnologija upotpuni skladištenjem većih količina elektrolitički dobijenog vodonika, radi postizanja proizvodnje širokih razmera.
U aprilu 2021. je Volvo za svoje automobile iskoristio prvu pošiljku fossil-free čelika
Tokom leta 2021. godine, u pilot postrojenju u Luleu, ovom tehnologijom je uspešno proizvedena prva količina čelika i time je demonstrirana funkcionalnost ovog koncepta. Pomenuta prva količina čelika dostavljena je čuvenom švedskom proizvođaču automobila, Volvu. Ta pošiljka deo je šireg dogovora o saradnji kompanija Volvo i SSAB iz aprila 2021. godine.
Zahvaljujući ovom aranžmanu Volvo se može pohvaliti da je prvi proizvođač automobila na svetu koji koristi zeleni, fosill-free čelik, što je Volvo i uradio objavom iz avgusta 2021. godine.
Hybrit tehnologija pominjana je i na najvažnijoj prošlogodišnjoj konferenciji o klimatskim promenama u Glazgovu, COP26, u okviru događaja posvećenog dekarbonizaciji lanca proizvodnje čelika. Dok je konferencija u Glazgovu još uvek trajala, 16. novembra prošle godine, Evropska komisija je iz Fonda za inovacije odobrila 1,1 milijardu evra investicija za nove zelene tehnologije. Ova investicija je pokrila sedam velikih projekata, od kojih je jedan Hybrit projekat.
Na sajtu Hybrit projekta, u februaru ove godine objavljeno je da je izgradnja podzemnog pećinskog skladišta za elektrolitički dobijen vodonik dobro napreduje i da se funkcionalost skladišta očekuje ovog leta. Kao što je ranije spomenuto, uvođenje skladištenja vodonika u proces je važan korak ka širenju kapaciteta proizvodnje čelika ovom tehnologijom u cilju potpunog prelaska na ovakvu tehnologiju. Izgradnja i upotreba skladišta vodonika već polovinom ove godine u skladu je sa januarskom odlukom borda kompanije SSAB o ubrzanju zelene tranzicije delatnosti ove kompanije. Odlukom iz januara postavljen je cilj postizanja ugljenične neutralnosti svih delatnosti kompanije do 2030. godine.
KLIMA101 NEDELJNI NEWSLETTER
Brojne kompanije su u trci za dekarbonizaciju industrije čelika
Postoje i druge kompanije, konkurentne Hybrit projektu, koje rade na svojim verzijama tehnologije proizvodnje fossil-free čelika, takođe koristeći vodonik. H2 Green Steel, isto švedska kompanija, iza koje stoji investiciono društvo Vargas Holding, najavljuje početak proizvodnje zelenog čelika 2024. godine i cilj proizvodnje 5 miliona tona zelenog čelika godišnje do 2030. godine. Ovi ciljevi su vrlo ambiciozni ako se uzme u obzir da je ova kompanija samo dve godine stara.
I kineski proizvođači čelika obećavaju smanjenje emisija CO2 pri proizvodnji čelika. Jedna od tih kompanija je državna HBIS grupa, odnosno Hesteel grupa, u Srbiji dobro poznata kao vlasnik železare u Smederevu i izvor zagađenja. Ako se može verovati njihovim saopštenjima, nameravaju dostići vrhunac emisija CO2 pri proizvodnji ove godine, a onda do 2050. godine postepeno sprovoditi plan koji emisije smanjuje do nule, u skladu sa opštim kineskim obećanjem postizanja ugljenične neutralnosti do sredine veka. Kao način postizanja tog cilja najavljuju uspostavu istraživačko-razvojnog centra za tehnologiju proizvodnje, takođe zasnovanu na vodoniku. Njihov veći državni konkurent, takođe kineska Baowu grupa, najavila je 2023. godinu kao trenutak dostizanja vrhunca emisija, kao i 2050. godinu kao krajni rok za ugljeničnu neutralnost njihovih delatnosti.
Ostaje da se vidi koje kompanije od pomenutih će uspeti ostvariti svoje ciljeve. Za uspešnu zelenu tranziciju kompletne privrede i dostizanje ciljeva zacrtanih klimatskim sporazumima, između ostalog potrebno je da sve kompanije iz svih relevantnih industrija usklade svoje tehnologije tako da ne emituju gasove staklene bašte uopšte, a proizvodnja čelika je jedna od važnih stavki na toj listi.
