חומר הבנייה וההנדסה הנפוץ ביותר בעולם הוא פלדה. מגזרי הבניין והתשתיות צורכים קצת יותר ממחצית מכלל הפלדה המיוצרת. זה מעלה את השאלה: האם יש השפעות סביבתיות של ייצור פלדה?
סביר להניח שהפלדה תשמש באופן נרחב במגוון מבנים, כולל ריהוט רחוב, מבנים רב קומות, בתים וגשרים, הן במרקם המבני והן בחלקים הבודדים.
הערך של פלדה ברחבי העולם הוא עצום. פלדה מהווה כ-95% מכלל המתכות המיוצרות ויש לו השפעה משמעותית על הכלכלות והחברה בדרכים שאינן רק רווח כספי. זהו חומר גלם חיוני למגוון רחב של סחורות ושימושים בשל יכולת ההסתגלות, החוזק והמעשיות שלו.
תוכן העניינים
מהי פלדה?
עלינו לסקור תחילה את ההגדרה של פלדה לפני שנבחן אותה השפעות על הסביבה. במילים פשוטות, פלדה היא סגסוגת המורכבת בעיקר מברזל, פחמן ומנגן, יחד עם כמויות קורט של סיליקון, גופרית וחמצן.
סגסוגת זו מכילה 2% ו-1% של פחמן ומנגן, בהתאמה. עם זאת, נוצרות פלדות נמוכות, בינוניות וגבוהות פחמן, ולפלדות באיכות מסחרית יש בדרך כלל ריכוז נמוך משמעותית של רכיבים אלו.
החוזק והקשיחות של הפלדה נגזרים מפחמן, מה שגם הופך את החומר לשביר יותר ופחות ניתן לעבודה. לכן, הבטחת הפלדה היא בדרגה המתאימה לשימוש המיועד שלה דורשת שליטה קפדנית על תכולת הפחמן. ברוב הפלדה יש 0.35% פחמן, בעוד שמעט מאוד יש 1.85%.
ניתן להעניק לפלדה את איכויות הביצוע המתאימות על ידי הוספת מרכיבים נוספים לתערובת זו. לדוגמה, הוספת כרום גורמת לייצור של נירוסטה.
השפעות סביבתיות של ייצור פלדה
תהליך הפיכת עפרות ברזל לפלדה מתחיל ב כריית, או בפשטות, זהו השלב הראשון בתהליך. תהליך הפיצוץ וכו' עם פחם מזהם מאוד. הוא משחרר מספר מזהמים, כולל PM, אבק נמלט ותחמוצות גופרית.
- תנור קולה
- תנור הפיצוץ
- פחמן דו חמצני
- תחמוצות חנקן
- דו תחמוצת גופרית
- אָבָק
- מזהמים אורגניים
- מים
1. תנור קולה
זפת פחם, VOCs, ארסן, בריליום, כרום וחומרים אחרים הם בין המזהמים המשתחררים מתנורים פחמים. הם רעילים ואולי אפילו סרטניים.
2. תנור הפיצוץ
עפרות הברזל מומסות לייצור ברזל נוזלי בכבשן הפיצוץ. שיטת החמצן הבסיסית היא שמה של הטכניקה הזו. ברזל חזיר, הידוע גם בשם ברזל גולמי, מיוצר בכבשן על ידי הזנת תערובת של עפרות מתכתיות, קוקוס וחומרי שטף כמו אבן גיר. לאחר מכן מעובד ברזל חזיר לפלדה.
טכנולוגיית EAF (Electric Arc Furnace) היא חלופה הממיסה גרוטאות פלדה בטמפרטורות גבוהות ולא ברזל חזיר. שני התהליכים מביאים לייצור מזהמים כמו פחמימנים, פחמן חד חמצני, PM, NO2 ו-SO2.
3. פחמן דו חמצני
פחמן דו חמצני (CO2) הוא הגדול ביותר מבחינה כמותית פליטת אוויר ממתקני פלדה. לשינויים בכמות הפלדה המופקת מעפרות יש השפעה על פליטת פחמן דו חמצני שכן תנורי פיצוץ ומפעלי ברזל ספוג מפחיתים עפרות ברזל, שהיא המקור העיקרי לפליטות.
השימוש בדלקים מאובנים בתנורים לטיפול בחום וחימום חוזר, למשל, מייצר גם פליטות.
כמחצית מהאנרגיה המשמשת את תעשיית הפלדה בסך הכל מגיעה מפחם המשמש כחומר מפחית בתנורי פיצוץ ומפעלי ברזל ספוג (פחם תהליכי ועוד סוגי אנרגיה אחרים). כ-90% מפליטות הפחמן הדו-חמצני מתחום הפלדה מגיעות מפחם.
4. תחמוצות חנקן
פליטת תחמוצת חנקן (NOx) מתרחשת בעיקר במפעלי קוקינג, תנורי קשת חשמליים, תנורי חימום וטיפול בחום, כבישה של חומצה חנקתית ותחבורה.
בגלל הטמפרטורות הגבוהות הנדרשות בתעשיות הברזל והפלדה, קשה למנוע יצירת תחמוצות חנקן במהלך תהליכי בעירה של דלק, מכיוון שחנקן קיים באוויר.
5. דו תחמוצת הגופרית
פליטת דו תחמוצת הגופרית (SO2) קשורה קשר הדוק לשריפת נפט, בעיקר בתנורים לייצור קוק וחימום מחדש.
6. אבק
רוב פעולות תעשיית הפלדה גורמות להיווצרות אבק, במיוחד אלה הכוללות תנורי פיצוץ ומתקני קוקינג. פיתוח מערכות אוורור, מסננים וטכנולוגיות ניקוי אבק הוביל להפחתה משמעותית בפליטת האבק.
באופן כללי, מסננים מותקנים יכולים לחסל יותר מ-99 אחוז מחלקיקי האבק שנמצאים בגזי התנור המופקים.
התוכן המתכתי של האבק - אבץ, ניקל, כרום ומוליבדן - מוסר, מטופל ובעצם ממוחזר, מה שהופך אותו לתוצר לוואי בעל ערך.
פליטות אבק בפועל וספציפיות ירדו בסביבות 80% מאז 1992. מחקרים שנערכו במשך כמה עשורים על טחב הראו שפליטת מתכות פחתה במקביל לאבק, בעיקר.
בתחום הפלדה, פליטת אבק אינה נחשבת עוד לדאגה סביבתית משמעותית. יש לציין כי טכנולוגיית הטיהור המודרנית היא יקרה ודורשת אנרגיה, כולל טיפול באבק.
7. מזהמים אורגניים
המקור העיקרי של פליטת פחמימנים הוא יישום של ממיסים בהליכים כמו צביעה וניקוי. התנורים המשמשים בתהליך הייצור להמסת גרוטאות מתכת הם המקור העיקרי לפליטת פחמימנים. פליטת פחמימנים מתנורי התכה עשויה להיות קשורה לשינויים בפרמטרי העיבוד של הכבשן, כמו גם, ככל הנראה, להרכב הגרוטאות.
בשילוב עם מסננים, הפרדת אבק יעילה וניהול טמפרטורה של גזי הפליטה יכולים להפחית מזהמים מסוימים, כגון דיוקסינים, המחוברים בעיקר לחלקיקי אבק. עם זאת, כפי שמראות תוצאות המדידה של מפעלי הפלדה משנת 2005, קשה ביותר להעריך את פליטת הדיוקסין.
8. מים
השימוש העיקרי במים הוא בהליכי קירור. מי תהליך משמשים כחומר סיכה, לניקוי, כבישה וניקוי גזי תהליך. מים המשמשים לתברואה משמשים גם בכמויות קטנות יותר.
במקום שבו מי ים נגישים, מחליפי חום משתמשים בהם בעיקר לקירור עקיף. זה מצביע על כך שעלייה בטמפרטורה של לא יותר מכמה מעלות לא תשפיע על המים כשהם ישוחררו שוב. במקרים אחרים, טכניקות קירור משתמשות במים עיליים מאגמים ומקווי מים.
מים עיליים משמשים בדרך כלל גם כמי תהליך במפעלי פלדה; בעקבות תהליכי ניקוי כמו שקיעה והפרדת מי נפט, הוא יכול להגיע לשיעור מיחזור העולה על 90%. בנוסף לשימושם לתברואה, המים העירוניים משמשים גם בכמויות צנועות למי תהליכים.
סיכום
עסקים רבים בתחום הפלדה אינם מקפידים כיום על שיטות עבודה מומלצות בכל הנוגע להתייחסות להשפעה הסביבתית של ייצור פלדה ולבעיית הפליטה. נדרשת פעולה מהירה וגדולה כדי לעמוד בתקנות ולהפחית את זיהום האוויר הנגרם מתעשיית הפלדה.
שיטה אחת להפחתה זיהום תעשייתי הוא להשתמש לכידת ופחמן (CCS), המסלקת פחמן דו חמצני ממפעלי תעשייה במקור. עם זאת, CCS הוא תהליך יקר ועתיר אנרגיה שעשוי גם להזיק מאוד.
לפי מחקרים, שריפת פחם וכו' עשויה להעלות את הפליטות ב-25% כאשר נעשה שימוש ב-CCS. האפשרות הקיימת היחידה היא שיטה זולה ויעילה ביותר לכיסוי אזורים נרחבים.
המלצות
- 9 קורסי הפחמן הטובים ביותר
. - 18 דרכים להפחית טביעת רגל פחמן בבית
. - סיבות מדוע כיורי פחמן חשובים
. - 11 מוצרים שליליים בפחמן המפחיתים את פליטת החממה
. - מהם כיורי פחמן מלאכותיים, כיצד הם עשויים?
איש סביבה מונע תשוקה בעל פה. כותב תוכן מוביל בחברת EnvironmentGo.
אני שואף לחנך את הציבור על הסביבה ובעיותיה.
זה תמיד היה על הטבע, אנחנו צריכים להגן ולא להרוס.