الفحم المضغوط و صناعة الصلب لمستقبل منخفض الكربون

 

الفحم المضغوط وصناعة الصلب

الفحم المضغوط وصناعة الصلب في البرازيل — مستقبل منخفض الكربون

تُعتبر صناعة الصلب من بين الصناعات الأكثر استهلاكًا للطاقة والأكثر إنتاجًا لانبعاثات الكربون في العالم. في البرازيل وحدها، تمثل هذه الصناعة نسبة تقارب 5٪ من إجمالي الانبعاثات الوطنية لثاني أكسيد الكربون. ومع تزايد الضغوط العالمية لتحقيق أهداف الحياد الكربوني، أصبح البحث عن بدائل للفحم المعدني أمرًا لا مفر منه. هنا يبرز دور الفحم المضغوط والفحم الحيوي وقوالب الاختزال الذاتي، كحلول عملية تجمع بين الكفاءة والاستدامة.

أهمية صناعة الصلب في الاقتصاد البرازيلي

البرازيل واحدة من أبرز منتجي الحديد الخام عالميًا، وتحتل مكانة محورية في سوق الصلب. يعتمد الاقتصاد الصناعي بشكل كبير على هذه الصناعة التي توفر فرص عمل وتدعم الصادرات. لكن هذه الأهمية الاقتصادية تقابلها تحديات بيئية، إذ يُطلق كل طن صلب ما يقارب 1.8 طن من ثاني أكسيد الكربون عند استخدام الفحم المعدني في الأفران العالية.

الفحم المعدني ودوره التقليدي

الفحم المعدني أو "الكوك" يُستخدم منذ عقود كوقود أساسي ومختزل في صناعة الحديد والصلب. يتميز بقدرته الحرارية العالية وقوة ميكانيكية تجعله مناسبًا للأفران العالية. غير أن عيبه الأكبر يكمن في ارتفاع الانبعاثات المرتبطة باستخدامه. تشير الدراسات إلى أن 60–70٪ من الانبعاثات في هذه الصناعة ناتجة عن الفحم المعدني وحده.

الفحم الحيوي و صناعة الحديد والصلب

الفحم المضغوط والفحم الحيوي كبدائل

على عكس الفحم المعدني، يمكن إنتاج الفحم المضغوط من مخلفات زراعية مثل قشور الأرز، بقايا قصب السكر، ونشارة الخشب. هذا يجعله خيارًا مستدامًا اقتصاديًا وبيئيًا. أما الفحم الحيوي (Biochar)، فيُنتج عبر التحلل الحراري للكتلة الحيوية تحت غياب الأكسجين. أهم ما يميزه هو كونه محايدًا كربونيًا، أي أن الكربون المنبعث عند استخدامه هو نفسه الذي امتصته النباتات سابقًا.

جدول مقارنة بين الفحم المعدني والفحم الحيوي

العامل	الفحم المعدني	الفحم الحيوي / المضغوط
المصدر	أحفوري (مناجم الفحم)	كتلة حيوية (مخلفات زراعية وخشبية)
الانبعاثات CO2	≈ 1.8 طن/طن صلب	شبه صفرية (حيادية كربونية)
التكلفة	مرتفعة وتخضع لتقلبات السوق	أقل تكلفة وأكثر استقرارًا
الاستدامة	غير متجددة	متجددة وصديقة للبيئة
القوة الميكانيكية	مرتفعة	متوسطة — يمكن تحسينها بالمعالجات

الصلب باستخدام الفحم الحيوي

قوالب الاختزال الذاتي: ثورة في الصناعة

واحدة من أهم الابتكارات الحديثة في مجال صناعة الصلب هي قوالب الاختزال الذاتي. هذه القوالب تتكون من مزيج من خام الحديد والفحم (المعدني أو الحيوي) ومواد رابطة. عند إدخالها للأفران، تعمل كمختزل وكمصدر للطاقة في آن واحد، مما يقلل الحاجة لاستخدام الفحم الخارجي. تشير دراسات ScienceDirect إلى أن اعتماد هذه التقنية يقلل استهلاك الفحم بنسبة تصل إلى 30%.

1.الفوائد البيئية والاقتصادية

اعتماد الفحم الحيوي والمضغوط في صناعة الصلب لا يساهم فقط في خفض الانبعاثات، بل يدعم أيضًا الاقتصاد الدائري من خلال استغلال المخلفات الزراعية. إضافة إلى ذلك، يفتح الباب أمام فرص استثمارية جديدة ويقلل من الاعتماد على استيراد الفحم المعدني.

2.التحديات والآفاق المستقبلية

رغم الفوائد الكبيرة، إلا أن هناك تحديات تقنية يجب تجاوزها، مثل تحسين القوة الميكانيكية للفحم الحيوي وضمان استقرار الأداء في الأفران العالية. ومع ذلك، فإن الاتجاه العالمي نحو خفض الانبعاثات سيجعل هذه الحلول أكثر اعتمادًا في المستقبل. البرازيل، بفضل مواردها الطبيعية الهائلة، قادرة على قيادة هذا التحول.

الخاتمة

إن الانتقال من الفحم المعدني إلى بدائل مستدامة مثل الفحم المضغوط والفحم الحيوي وقوالب الاختزال الذاتي يمثل خطوة محورية نحو صناعة صلب أكثر صداقة للبيئة. ورغم التحديات، إلا أن هذا التحول ضروري لتحقيق أهداف الاستدامة وتقليل الانبعاثات، وهو ما يجعل البرازيل نموذجًا عالميًا في هذا المجال.

المصادر: ScienceDirect, IEA

الأسئلة الشائعة حول الفحم وصناعة الصلب

ما الفرق بين الفحم المعدني والفحم الحيوي؟

الفحم المعدني مصدره أحفوري وينتج انبعاثات مرتفعة، بينما الفحم الحيوي مصدره نباتي وانبعاثاته شبه صفرية.

هل يمكن أن يحل الفحم المضغوط محل الفحم المعدني تمامًا؟

لا يمكن ذلك حاليًا بشكل كامل بسبب الاختلاف في الخصائص، لكن يمكن دمجه تدريجيًا لتقليل الانبعاثات.

ما هي قوالب الاختزال الذاتي؟

قوالب تحتوي على خام الحديد والفحم الحيوي ومواد رابطة، تعمل كمختزل ووقود في وقت واحد.

كيف يساهم الفحم الحيوي في الحياد الكربوني؟

لأن الكربون المنبعث عند استخدامه هو نفسه الذي امتصته النباتات أثناء نموها، فلا يضيف كربونًا جديدًا للغلاف الجوي.