ama
İklim değişikliği riski, çelik üretimi kaynaklı emisyonların hızlı ve etkili bir şekilde azaltılmasını gerektirmektedir. Küresel endüstriyel CO2 emisyonları toplamının %31’ini çimento ile birlikte çelik endüstrisi oluşturuyor. Paris Anlaşması, bu sektörlerin 2060-2080 yılına kadar sıfır emisyona ulaşması gerektiğini söylüyor. Avrupa Birliği ise 2050 yılına kadar 1990’a kıyasla sera gazlarında %80-95’lik bir azalma hedefliyor. Demir- çelik sektörü; beyaz eşya, otomotiv, makine-imalat, inşaat gibi pek çok sektörün hammadde kaynağıdır. Bununla birlikte küresel çelik üretiminin, özellikle gelişmekte olan ülkelerdeki talep artışıyla 2050 yılına kadar ikiye katlanması bekleniyor. Bu denli kullanılan bir malzemenin daha sürdürülebilir üretimi için adım atılmalıdır.
ama
Avrupalı çelik üreticileri, 2016-2017 yıllarında çelik üretiminde hidrojen kullanımı konusunda büyük projeler başlattı. İsveçli-Fin çelik üreticisi Swedish Steel AB (SSAB), dünyanın ilk fosilsiz çeliğini üretti. Ürettikleri çeliğin kalitesi değişmese de üretim maliyeti normal çeliğe göre daha yüksek. SSAB, fosilsiz çeliği 2026’dan itibaren piyasaya sürecek. 2045 yılına kadar tüm çelik üretim sahalarına fosilsiz çelik üretecek donanımı kazandırmayı hedefliyor.
ama
“Hybrit” (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) ismini verdikleri proje çelik üretiminde kömürün kullanımını yerine hidrojen kullanımını geliştiriyor. Üretilen çeliğin ilk kullanıcısı otomotiv sektöründen Volvo olacak. CEO Martin Lindqvist’in söylediğine göre, Fosilsiz çeliği ilk benimseyenlerin otomotiv, ağır taşımacılık ve bir dereceye kadar inşaat sektörleri olmasını bekliyor. Artık şirketler Climate- smart/neutral (İklim nötr) etiketi kazanabilmek için hammaddenin nasıl üretildiği ile ilgileniyor. Bu yüzden dünyadaki ilk fosilsiz çelik, çelik endüstrisinin küresel karbon ayak izini önemli ölçüde azaltmanın mümkün olduğunun kanıtıdır.
ama
Güncel Çelik Üretim Süreçleri
Çelik üretiminin en yoğun CO2 içeren aşaması, çoğunlukla hematitten (Fe2O3) oluşan demir cevherinin metalik demir (Fe) üretmek için indirgenmesidir. En yaygın olarak uygulanan demir cevheri indirgeme prosesi yüksek fırında (Blast Furnace) gerçekleşir. Yüksek fırınlarda üretim için metalürjik kok girdi olarak kullanılmaktadır. Erimiş demir, demir cevherinin koklaşabilir taş kömürü (kok) ile indirgenmesiyle üretilir. Demir cevheri indirgendikçe, kok aynı anda oksitlenerek CO2 oluşturur.
Üretimdeki teknolojik gelişmelere rağmen, Yüksek Fırınlı Bazik Oksijen Fırın (BOF) yöntemi dünyada daha yaygın kullanılmaktadır. Bu yöntem, şu an cevherden üretim yapan 3 büyük entegre demir çelik tesisimizde kullanılmaktadır. BOF halen dünyada en çok tercih edilen yöntemdir. Ülkemizde üretilen çeliğin büyük bir kısmı hurdadan üretim yapan Elektrik Ark Ocaklı (EAF) tesislerde gerçekleştirilmektedir. Elektrik ark ocaklı tesislerini, çevre dostu tesisler olarak değerlendirmek mümkündür.
Ülkemizde, 1 ton ham çelik üretimi için, karbondioksit emisyonu, BOF teknolojisi ile üretim yapan tesislerde 1700 kg, EAO tesislerinde ise 150 kg civarındadır.1 ton çelik üretimi için, 540 kg karbondioksit emisyonu gerçekleşmektedir. Dünya genelinde 1 ton ham çelik için, ortalama karbondioksit emisyonu ise, 1320 kg seviyesinde bulunmaktadır. Sonuç olarak, EAO’dan daha yoğun üretim (%75) gerçekleştirdiğimizden, Türkiye’de 1 ton ham çelik üretimi için emisyon, dünyanın % 40’ı civarındadır.
Çelik Üretiminin Geleceğine Dair Bir Proje: Hybrit
Yukarıda bahsedildiği üzere günümüzde çelik üretiminde yaygın olan yüksek fırın sürecinde kömür ve kok birincil enerji kaynağı olarak öne çıkıyor. Üretim sürecindeki kimyasal reaksiyonların da etkisi ile büyük miktarda CO2 emisyonu oluşuyor. Hybrit projesi ise hidrojen bazlı metalürjik bir işlem öneriyor. Demir peletleri (tanecikleri) hidrojen gazı ile doğrudan indirgenme sürecine tabi tutuluyor. Bu indirgenme, yüksek fırın gerektirmeyecek, daha düşük ısılarda meydana gelebiliyor. Sürecin yan ürünü ise su buharı ve bu buhar yeniden kullanım için tutuluyor. Hidrojen gazı suyun elektrolizinden üretiliyor. Elektrik ark ocakları sayesinde üretilen Sponge iron (sünger demir) ve geri dönüştürülmüş hurda birleştirilerek ham çelik üretimi tamamlanır. Hybrit, bir elektrik ark ocağında (EAF) çeliğe dönüştürülen doğrudan indirgenmiş demir (DRI) üretmek için bir hidrojen doğrudan indirgeme (H-DR) işlemidir.
Demir üretiminin doğrudan indirgeme yöntemi (DRI), başlangıçta geleneksel yüksek fırınların bazı enerji ve emisyon güçlüklerinin üstesinden gelmek için geliştirilmiştir. Geleneksel doğrudan indirgenmiş demir, kömürden türetilen indirgeyiciler (H2+CO) ile etkileşim yoluyla, demirin erime noktasının (1536°C) altında 800-1050 °C’de demir oksit peletlerinin indirgenmesi ile üretilir. Doğrudan indirgeme tesislerinin yatırım ve işletme maliyetleri, entegre çelik tesislerine kıyasla düşüktür.
ama
ama
Ek olarak Hybrit Projesi ve Fosilsiz Çelik;
ama
Son olarak, bu konuda sitemizde benzer başka bir yazı olan “Çelik ve Çevre” yazısına buradan ulaşabilirsiniz.
ama
Kaynakça ve İleri Okuma
[1] Vogl, V., Åhman, M., & Nilsson, L. J. (2018). Assessment of hydrogen direct reduction for fossil-free steelmaking. Journal of Cleaner Production, 203, 736–745. doi:10.1016/j.jclepro.2018.08.279
[2] Krüger, A., Andersson, J., Grönkvist, S., & Cornell, A. (2020). Integration of water electrolysis for fossil-free steel production. International Journal of Hydrogen Energy. doi:10.1016/j.ijhydene.2020.08.11
[3] https://www.sanayi.gov.tr/assets/pdf/plan-program/Demir%C3%87elikSekt%C3%B6rRaporu2020.pdf
[4] https://www.tucsa.org/tr/celik_yapilar_yazi.aspx?yazi=395
[5] https://www.bloomberght.com/ssab-fosil-yakit-kullanmadan-ilk-celik-uretimini-gerceklestirdi-2286177
[6] https://www.iklimhaber.org/celik-uretiminde-sera-gazi-emisyonlarina-dur-diyebilecek-proje/
[7] https://www.greencarcongress.com/2016/04/ssab.html
ama
