Fontos szempont a versenyképesség megtartása is
Az üvegházhatású gázok légköri koncentrációjának megfelelően alacsony szinten történő stabilizálása elengedhetetlennek tűnik a súlyos éghajlatváltozás megelőzése érdekében.

Az Európai Unió ambiciózus klímacéljai és a napjainkban elterjedt acélipari technológiák, valamint az acéltermékek iránti keresletre vonatkozó hosszú távú előrejelzések nincsenek összhangban. Az EU-ban az ágazat CO2-kibocsátás csökkentésre irányuló innovációs tevékenysége a világ élvonalába tartozik, az elért eredmények jelentősek. Az acélipar a klímacélok által jelentett kihívásokra próbál gazdasági szempontból is fenntartható válaszokat adni.


Az antropogén CO2-kibocsátás és a globális felmelegedés
Egymástól független mérési eredmények bizonyítják, hogy a földfelszín globális hőmérséklete az 1900-as évek eleje, a második ipari forradalom kezdete óta jelentősen nőtt. Jelenleg kb. 1 °C-kal haladja meg a korábbi szintet. Az üvegházhatású CO2 légköri koncentrációja is meredeken emelkedett az elmúlt évtizedekben, ezt a trendet gyakorlatilag leköveti az úgynevezett antropogén eredetű, vagyis emberi tevékenységhez kapcsolódó CO2-kibocsátás változása.
Sokan szkeptikusak azzal kapcsolatban, hogy az antropogén CO2-kibocsátás és a globális földfelszíni hőmérséklet-emelkedés ok-okozati kapcsolatban van-e, az mindenesetre megállapítható, hogy a fenti két érték változásának trendjében figyelemreméltó egybeesés tapasztalható. Egyes klímamodellek szerint, amennyiben az iparosodást megelőző szinthez képest 2 °C-nál magasabb globális hőmérséklet-emelkedés következik be, akkor a súlyos éghajlatváltozás elkerülhetetlenné válik. Becslések szerint az éghajlatváltozás korlátozására irányuló határozott fellépés nélkül a globális hőmérséklet 2050-re 2 °C-kal, 2100-ra pedig több mint 4 °C-kal emelkedhet. Ahhoz, hogy ne lépjük túl a 2 °C-os küszöböt, a világ minden országának drasztikusan csökkentenie kell az üvegházhatású gázok – egyebek mellett a CO2 kibocsátását. A fejlett országoknak és az EU-nak az innovatív, alacsony szén-dioxid-kibocsátású technológiák kidolgozásában és bevezetésében is élen kell járniuk minden gazdasági szektor, így a vas-és acélipar területén is.

Az Európai Unió klímacélja és az Eurofer álláspontja
Az Európai Unió – mint az ENSZ éghajlat-változási keretegyezmény tagja – célja, hogy a légkörben lévő üvegházhatású gázok koncentrációját olyan szinten stabilizálja, amellyel még képesek lehetünk elkerülni a súlyos éghajlatváltozást. A cél érdekében az Európai Unió – más fejlett gazdaságok mellett – elkötelezte magát arra, hogy 2050-ig az 1990-es szint 80-95%-ára csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását. Az unió arra törekszik, hogy a világ más régiói számára példaértékű erőfeszítéseket tegyen a klímacélok megvalósítása érdekében. Lényeges megjegyezni, hogy a világ elmaradottabb régiói csak abban az esetben fogják követni ezeket az ambiciózus célokat, ha már megbizonyosodtak arról, hogy az alacsony szén-dioxid-kibocsátású módszerek és technológiák az adott iparág versenyképességét érdemben nem rontják.
„Ahhoz, hogy az unió klímacéljai teljesüljenek kulcsfontosságú az innovatív, versenyképes és környezetbarát európai acélipar”– olvashatjuk az Eurofer (Európai Acélipari Szövetség) 2017.12.14-én a témával kapcsolatban kiadott vitaanyagában. Az Eurofer a fent említett összeállításában kifejti, hogy az európai acélipar komoly erőfeszítéseket kíván tenni annak érdekében, hogy az EU megőrizze globális vezető szerepét a karbon-semlegességre törekvő ipari innovációk területén, feltéve, hogy a kibocsátás-csökkentést célzó újítások gazdasági szempontból életképesnek bizonyulnak. Az Eurofer ezzel nyilvánvalóvá teszi, hogy támogatja az unió klímacéljait, azonban azt is, hogy nem minden áron. Ha a CO2-kibocsátás-csökkentés érdekében megvalósítandó technológiai újítások fajlagos költségei hosszabb távon nem mérséklődnek jelentősen, veszélyeztetve ezzel az iparág versenyképességét, akkor a klímacélok felülvizsgálata válhat szükségessé.

Tények és trendek az EU, valamint a globális acélipar CO2-kibocsátásával kapcsolatban
Az emberi tevékenységből származó CO2-kibocsátás szerkezetéről rendelkezésre álló adatok alapján megállapítható, hogy az acélipar a globális CO2-kibocsátás egyik jelentős forrása. A Worldsteel 2015-ös adatai alapján a nyersvas- és acélgyártás felelős a teljes antropogén CO2-kibocsátás 6,7%-áért, ezen belül az ipari eredetű kibocsátás 31%-áért. Tekintettel arra, hogy az előrejelzések alapján az acéltermékek iránti globális kereslet a 2016-os 1,6 milliárd tonnáról 2030-ra 2 milliárd tonnára, míg 2050-re 2,7 milliárd tonnára nő, az acélgyártásból származó globális kibocsátás tovább fog emelkedni mindaddig, amíg nem kerülnek széles körben bevezetésre a részben már ma is rendelkezésre álló innovatív CO2-kibocsátás-csök­kentési technológiák.
Az úgynevezett elsődleges acélgyártási eljárás – ércekből redukcióval történő nyersvas-előállítás, majd oxigén­konverteres acélgyártás – szerepe a következő évtizedekben még biztosan meghatározó marad, mindaddig legalábbis, amíg a rendelkezésre álló acélhulladék mennyisége meg nem közelíti a teljes globális acéligényt. Ez azért lényeges, mert míg az ún. másodlagos eljárás (acélhulladék alapanyagból történő elektroacél-gyártás) fajlagos CO2-kibocsátási értéke kb. 0,4-0,5 (tCO2/t nyersacél), addig az elsődleges eljárás kibocsátása az alkalmazott technológiától – főleg a konverterben felhasznált acélhulladék mennyiségétől – függően jellemzően 1,5-2,0 (tCO2/t nyersacél) között változik.
A világ többi részéhez hasonlóan, jelenleg az EU-ban is a két meghatározó acélgyártási módszer a nagyolvasztós-oxigénkonverteres (BF-BOF),valamint az elektromos ívkemencében acélhulladékból történő acélgyártó (EAF) eljárás. A két különböző módszerrel előállított nyersacél egymáshoz viszonyított részaránya az unióban jelenleg 60/40% a nagyolvasztós-oxigénkonverteres eljárás javára.
Az elsődleges acélgyártási eljárás során a nagyolvasztóban vasércből és kokszból nyersvasat állítanak elő, a folyamat során jellemzően a kokszból magas hőmérsékleten keletkező szén-monoxid (CO) távolítja el a vasérc oxigéntartalmát a redukciónak nevezett kémiai reakció során, a művelet elkerülhetetlen terméke a szén-dioxid (CO2). Az eljárás második lépéseként a még viszonylag magas karbon-, mangán- és szennyezőanyag-tartalmú folyékony nyersvasból acélt állítanak elő oxigénbefúvás segítségével a konverterben bizonyos mennyiségű acélhulladék felhasználásával, amelyre elsősorban a folyamat hőmérsékletének kézbentartása miatt van szükség. Ezzel szemben a másodlagos eljárás során ívkemencében (EAF) acélhulladék átolvasztásával állítják elő a nyersacélt villamos energia felhasználásával. Mivel a másodlagos eljárás során nincs szükség a vasérc redukciójára, ezért a folyamat közben fajlagosan körülbelül negyedannyi CO2 keletkezik, mint az elsődleges eljárás közben.
Az EU acélipara innovatív módszerekkel évtizedek óta javítja a nyersanyag- és energiafelhasználás hatékonyságát, ennek is köszönhetően világelső a CO2-kibocsátás-csökkentés terén elért eredmények tekintetében. 1960 óta az EU acéliparának fajlagos CO2-kibocsátása közel 50%-kal csökkent. Napjainkra az évtizedek óta tartó fejlesztéseknek köszönhetően mind az elsődleges, mind a másodlagos eljárás hatékonysága megközelíti a folyamat termodinamikai határát.
Figyelembe véve a jelenlegi körülményeket – energiapiac szerkezete, infrastruktúra – az EU CO2-kibocsátás-kereskedelmi rendszerének (EU ETS) negyedik kereskedési periódusában kitűzött ambiciózus célok egyelőre teljesíthetetlenek tűnnek az acélipar számára, mind a kibocsátás­csökkentés aránya, mind annak időbeli ütemezése tekintetében. Az EU ETS célja 43%-os CO2-kibocsátás csökkentés 2030-ra a 2005-ös szinthez képest, majd ezt követően 2,2%-os lineáris csökkenési faktor mellett minimum 80%-os CO2-mérséklés elérése. Forradalmi áttörést jelentő technológiák nélkül ezek a célok elérhetetlenek, de önmagában az új technológiák rendelkezésre állása sem jelent megoldást, ha azok gazdasági szempontból hosszabb távon életképtelennek bizonyulnak. Ahhoz, hogy az ágazat a klímacélok elérésére tett erőfeszítések mellett is versenyképes tudjon maradni, az uniós döntéshozóknak a kutatás-fejlesztés és az innováció támogatásán messze túlmutató finanszírozási keretrendszert kellene létrehozniuk.

Az acélgyártás CO2-kibocsátásának csökkentésére szolgáló innovatív módszerek csoportosítása

Forradalmian új, alacsony CO2-kibocsátású módszerek
Hosszabb távon új, alacsony szén-dioxid-kibocsátású módszerek kifejlesztése és széles körű alkalmazása elengedhetetlen az acélipar területén is. Azonban rövid távon a hagyományos eljárások energiahatékonyságának és fajlagos nyersanyag-felhasználásának javítása érdekében érdemes még kiaknázni a technológiákban rejlő lehetőségeket. Ilyenek például a nagyolvasztóba történő kokszpor-befúvás, a konverteres acélgyártás során a hulladék arányának növelése, a metallurgiai folyamatok során keletkező gázok hatékonyabb „újrahasznosítása” vagy a folyamatok integrálása (pl. a folyamatosan öntött bugák fizikai hőtartalmának hatékonyabb felhasználása a melegalakítás hőmérsékletére történő hevítésük közben). Eredményes lehet ebben a vonatkozásban a berendezések üzemidő-kihasználásának (rendelkezésre állásának) javítása, a rendelkezésre álló kapacitások jobb kihasználása is. Ezek a technológiák az acélipar számára is lehetővé tehetik a jövőben az EU által előirányzott kibocsátáscsökkentési normák teljesítését. Az említett módszerek nagyrészt még nem állnak készen a gazdaságos ipari méretű alkalmazásra, jellemzően a laboratóriumi fejlesztési fázist követő különböző méretű pilot projektekkel találkozhatunk, amelyeknél a szakemberek jelenleg is a folyamatok optimalizálásán, hatékonyságuk, gazdaságosságuk javításán dolgoznak.

(A cikkünkben említett módszerekről részletesen a Magyar Acél szakmai magazin 2018. tavaszi lapszámában olvashatnak. A kiadvány elérhető a www.mvae.hu weboldalon.)

Portász Attila
technológiai és kutatási igazgatóhelyettes
Magyar Vas- és Acélipari Egyesülés

Keresés

 Dunaferr Magazin

Kapcsolat

  • 2400 Dunaújváros, Vasmű tér 1-3
  • Ez az e-mail cím a spamrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
  • 06 25 584 000

Időjárás