پایداری زیست‌محیطی در تولید لوله‌های کربن‌استیل

لوله‌های کربن‌استیل در شبکه‌های انتقال آب و نفت، صنایع ساختمانی و تأسیسات صنعتی نقش اساسی دارند. با این حال، تولید فولاد و به‌ویژه لوله‌های بدون‌درز کربن‌استیل فرآیندی انرژی‌بر و وابسته به منابع طبیعی است که بر محیط زیست فشار وارد می‌کند. در سال‌های اخیر، صنعت فولاد تلاش کرده است تا با به‌کارگیری فناوری‌های پاک، افزایش بازیافت و مدیریت منابع، آثار زیست‌محیطی خود را کاهش دهد. این مقاله با استناد به منابع خارجی، به جنبه‌های مختلف پایداری در تولید لوله‌های کربن‌استیل می‌پردازد.

استخراج مواد خام و مصرف انرژی

تولید فولاد به استخراج سنگ‌آهن، زغال‌سنگ و آهک وابسته است. یک مقالهٔ تخصصی دربارهٔ پایداری فولاد توضیح می‌دهد که استخراج مواد اولیه مانند آهن و زغال‌سنگ باعث تخریب جنگل‌ها، نابودی زیستگاه‌ها و افزایش انتشار کربن می‌شود . همچنین، روش‌های سنتی تولید فولاد انرژی‌بر هستند و به‌طور مستقیم ردپای کربنی صنعت را افزایش می‌دهند . شرکت‌های فولادی برای کاهش مصرف انرژی به سمت فناوری‌های مدرن رفته‌اند.

در گزارش انجمن آهن و فولاد آمریکا (AISI) آمده است که صنعت فولاد آمریکا به‌دلیل استفاده از گاز طبیعی، برق بدون کربن و به‌کارگیری کوره‌های قوس الکتریکی (EAF)، کم‌ترین شدت انتشار گازهای گلخانه‌ای را در میان کشورهای تولیدکننده دارد . این کوره‌ها عمدتاً با قراضهٔ فولاد تغذیه می‌شوند و در مقایسه با کوره بلند به انرژی کم‌تری نیاز دارند ، بنابراین مصرف انرژی و انتشار گازها کاهش می‌یابد. از سوی دیگر، گزارش پایداری شرکت JSW آمریکا نیز به کاهش ردپای کربنی در هر تن فولاد و هدف‌گذاری برای بی‌طرفی کربنی تا سال ۲۰۵۰ اشاره می‌کند .

بیشتر بدانید :چرا لوله‌های مانیسمان تلورانس دارند؟

آلودگی هوا و انتشار کربن

آلودگی هوا یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی تولید فولاد است. در یکی از مقالات، تولید فولاد به‌عنوان منبع انتشار دی‌اکسیدکربن، دی‌اکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق معرفی شده است . راهکارهای کاهش این آلودگی شامل استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی، مصرف انرژی‌های تجدیدپذیر و جمع‌آوری گازهای خروجی برای استفادهٔ مجدد به‌عنوان سوخت است . شرکت‌های پیشرو به‌ویژه در آمریکا، با استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی و واحدهای احیای مستقیم آهن (DRI)، انتشار گازهای گلخانه‌ای را به‌صورت چشمگیری کاهش داده‌اند .

همچنین در گزارش STI/SPFA، پیشرفت‌های فناوری سبب شده است که شدت انرژی مصرفی تولید فولاد ۲۷٪ و انتشار CO₂ به‌ازای هر تن فولاد ۳۳٪ کاهش یابد . این کاهش‌ها نتیجهٔ سرمایه‌گذاری در تجهیزات پیشرفته، بهبود فرآیندهای جوش و پوشش‌دهی و استفاده از سوخت‌های کم‌کربن است.

مدیریت مصرف آب و فاضلاب

فولادسازی نیازمند مقادیر زیادی آب برای خنک‌کردن، شست‌وشو و دیگر عملیات‌هاست. مقاله‌ای در حوزهٔ فناوری فولاد یادآور می‌شود که مصرف بیش از حد آب می‌تواند منابع محلی را تحت فشار قرار داده و پیامدهای زیست‌محیطی داشته باشد . برای مقابله با این مشکل، تولیدکنندگان فولاد سامانه‌های بازیافت و استفادهٔ مجدد از آب را به کار گرفته‌اند . این سامانه‌ها فاضلاب تولیدی را تصفیه کرده و دوباره در فرآیند استفاده می‌کنند، در نتیجه مصرف آب تازه کاهش می‌یابد و دفع آلاینده‌ها به محیط‌های آبی محدود می‌شود .

همچنین استفاده از فناوری‌های پیشرفته تصفیهٔ آب به ارتقای کیفیت پساب کمک می‌کند و پروژه‌های مدیریت حوزه‌های آبخیز برای حفاظت از رودخانه‌ها و تالاب‌ها اجرا می‌شود . این روش‌ها برای تولیدکنندگان لوله‌های کربن‌استیل نیز به‌کار گرفته می‌شود، زیرا آنها بخشی از زنجیرهٔ تولید فولاد هستند.

مدیریت پسماند و بازیافت

یکی از ستون‌های پایداری در صنعت فولاد بازیافت قراضهٔ فولادی است. مقالهٔ «پراتیک‌های پایدار در فولاد» اعلام می‌کند که فولاد یکی از بیش‌ترین مواد بازیافتی دنیا است . بازیافت فولاد باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود . به‌عنوان مثال، تولید فولاد از مواد بازیافتی انرژی کمتری نسبت به تولید از مواد اولیه نیاز دارد . همچنین، بازیافت فولاد نیاز به استخراج سنگ‌آهن و زغال‌سنگ را کاهش داده و به حفظ منابع طبیعی کمک می‌کند . گزارش STI/SPFA نیز اشاره می‌کند که هر تن فولاد بازیافتی معادل ۲۵۰۰ پوند سنگ‌آهن، ۱۴۰۰ پوند زغال‌سنگ و ۱۲۰ پوند آهک را صرفه‌جویی می‌کند .

در ایالات متحده، سالانه حدود ۸۰ میلیون تن فولاد بازیافت می‌شود و فرایند «چرخه باز» امکان می‌دهد تمام قراضهٔ جمع‌آوری‌شده به نزدیک‌ترین کوره‌ها منتقل شده و در تولید جدید استفاده شود . این فرآیندها موجب می‌شود محصولات جدید حداقل ۷۰ درصد محتوای بازیافتی داشته باشند و بیش از ۹۲ درصد فولاد تولید شده بازیافت شود .

علاوه بر بازیافت، استفادهٔ مجدد از لوله‌های فولادی نیز یک راهبرد موثر است. مقاله‌ای دربارهٔ فواید زیست‌محیطی استفادهٔ مجدد از لوله‌های فولادی به این نکته اشاره می‌کند که استفادهٔ دوباره از لوله‌های با کیفیت بالا نیاز به استخراج منابع جدید را کاهش می‌دهد. بازیافت یک تن فولاد باعث صرفه‌جویی بیش از ۱۴۰۰ پوند زغال‌سنگ و ۲۵۰۰ پوند سنگ‌آهن می‌شود .

این مقاله همچنین تأکید می‌کند که استفادهٔ مجدد لوله‌ها از تولید زباله‌های صنعتی جلوگیری کرده و به اقتصاد چرخشی کمک می‌کند . لوله‌های استفاده‌شده در صورت انجام آزمایش‌های اولتراسونیک، هیدرواستاتیک و بازرسی چشمی، دوام و عملکرد مناسبی دارند و می‌توانند در بخش‌های ساختمان، نفت و گاز، تولید و کشاورزی استفاده شوند .

فناوری‌های پاک و استفاده از انرژی‌های نو

پیشرفت‌های فناوری نقش مهمی در کاهش ردپای کربنی تولید لوله‌های کربن‌استیل دارند. مقالهٔ Demac Steel خاطرنشان می‌کند که استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی به جای کوره‌های بلند، مصرف انرژی را کاهش و انتشار گازها را کم می‌کند . همچنین برخی تولیدکنندگان به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید روی آورده‌اند تا ردپای کربنی خود را بیشتر کاهش دهند . شرکت JSW آمریکا با بهره‌گیری از فناوری Consteel™ EAF که یکی از کم‌مصرف‌ترین و کم‌انتشارترین روش‌های تولید فولاد است، موفق شده است از اهداف تعیین‌شدهٔ توافق پاریس برای سال ۲۰۵۰ فراتر رود . این شرکت همچنین محتوای قراضهٔ فولاد را در تولید خود به‌طور کامل بازیابی می‌کند و آن را در کارخانه‌های خود ذوب می‌کند تا فولاد پایدار تولید کند .

نوآوری‌ها و مواد جایگزین

صنعت فولاد در تلاش است به‌سوی مواد و روش‌های تولید کم‌کربن حرکت کند. مقالهٔ Demac Steel به معرفی فولاد سبز می‌پردازد که در آن به‌جای زغال‌سنگ از هیدروژن برای احیای آهن استفاده می‌شود؛ این روش در هنگام واکنش، آب تولید می‌کند و انتشار CO₂ را به‌شدت کاهش می‌دهد . همچنین در این مقاله به پوشش‌ها و مواد جایگزینی مانند بامبو و مواد کامپوزیت اشاره شده است که می‌توانند در برخی کاربردها جای فولاد را بگیرند . توسعهٔ آلیاژهای کم‌کربن که انرژی کم‌تری برای تولید نیاز دارند و گازهای گلخانه‌ای کم‌تری منتشر می‌کنند نیز از نوآوری‌های مطرح در این حوزه است .

مدیریت زیست‌محیطی و گواهی‌ها

استانداردهای بین‌المللی نقش مهمی در پیشبرد پایداری دارند. در مقالهٔ فناوری فولاد آمده است که دولت‌ها با وضع مقررات سختگیرانه دربارهٔ کاهش انتشار، مدیریت پسماند و حفاظت از آب، تولیدکنندگان را به پایبندی به روش‌های پایدار ملزم می‌کنند . گواهی‌نامه‌هایی مانند ISO 14001 (سامانهٔ مدیریت محیط زیست) و ISO 50001 (سامانهٔ مدیریت انرژی) چارچوب‌هایی برای بهبود عملکرد زیست‌محیطی فراهم می‌کنند . شرکت Tenaris در سال ۲۰۲۵ بیانیهٔ محصول زیست‌محیطی (EPD) برای لوله‌های بدون‌درز خود منتشر کرده است.

این بیانیه بر اساس داده‌های سال ۲۰۲۲ از هفت کارخانه و استانداردهای EN 15804+A2 و ISO 14025 تهیه شده و شامل اطلاعاتی در مورد مصرف انرژی، انتشار و پتانسیل بازیافت پایان‌عمر است . بر اساس این EPD، لوله‌های بدون‌درز تناریس دارای میانگین ۷۹٪ محتوای فولاد بازیافتی هستند و در پایان عمر تا ۷۴٪ بازیافت می‌شوند . افزون بر این، ۸۶٪ از تأسیسات تولیدی تناریس دارای گواهی ISO 14001 هستند که نشان‌دهندهٔ تعهد این شرکت به مدیریت محیط زیست است.

مسئولیت‌پذیری شرکت‌ها و توصیه‌ها برای صنعت

شرکت‌های فولادی برای اجرای پایداری نه تنها به فناوری‌های نوین نیاز دارند، بلکه باید رویکردی مسئولانه نسبت به زنجیرهٔ تأمین داشته باشند. مقالهٔ Demac Steel تأکید می‌کند که شرکت‌هایی مانند Demac با تأمین مواد اولیه پایدار، افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش ضایعات به مشتریان خود در تأمین محصولات سازگار با محیط زیست کمک می‌کنند .

همچنین در مقالهٔ STI/SPFA آمده است که با سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های پایدار، می‌توان چرخهٔ عمر محصولات فولادی را افزایش داد و کم‌ترین هزینهٔ چرخهٔ عمر را به دست آورد ؛ لوله‌های فولادی اگر به‌طور صحیح محافظت شوند عمر نامحدودی دارند و پس از پایان عمر مفید نیز قابل بازیافت هستند . این ویژگی‌ها باعث می‌شود سرمایه‌گذاری در تولید لوله‌های کربن‌استیل پایدار توجیه اقتصادی و زیست‌محیطی داشته باشد.

توصیه‌ها برای تولیدکنندگان لوله‌های کربن‌استیل

• استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی و انرژی‌های تجدیدپذیر: جایگزینی کوره‌های بلند با EAF و بهره‌گیری از انرژی‌های پاک، مصرف انرژی و انتشار CO₂ را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد .

• بهبود سیستم‌های بازیافت و استفادهٔ مجدد از قراضه: بازیافت فولاد سبب صرفه‌جویی در منابع و کاهش هزینه‌های تولید می‌شود؛ محصولات باید دارای حداقل ۷۰٪ محتوای بازیافتی باشند .

• مدیریت بهینهٔ آب: اجرای سامانه‌های بازیافت آب و استفادهٔ مجدد، کاهش مصرف آب تازه و جلوگیری از آلودگی آب‌ها .

• سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه: توسعهٔ آلیاژهای کم‌کربن و فناوری‌های هیدروژنی می‌تواند آیندهٔ صنعت را به‌سمت تولید فولاد سبز سوق دهد .

• کسب گواهی‌نامه‌های زیست‌محیطی: پیاده‌سازی استانداردهای ISO 14001 و ISO 50001 و انتشار EPD باعث شفافیت و اعتماد بیشتر مشتریان می‌شود .

• ترویج استفادهٔ مجدد از لوله‌های فولادی: بازبینی و استانداردسازی فرایندهای بازرسی و آزمایش برای اطمینان از کیفیت لوله‌های استفاده‌شده و کاهش نیاز به تولید جدید .

جمع‌بندی

پایداری زیست‌محیطی در تولید لوله‌های کربن‌استیل به عوامل متعددی بستگی دارد. استخراج مواد خام و مصرف بالای انرژی، انتشار گازهای گلخانه‌ای، استفاده از آب و تولید پسماند از مهم‌ترین چالش‌ها هستند. در پاسخ، صنعت فولاد به‌سوی فناوری‌های پاک مانند کوره‌های قوس الکتریکی، استفاده از قراضهٔ فولادی و انرژی‌های تجدیدپذیر حرکت کرده است . همچنین مدیریت آب و بازیافت نقش اساسی در کاهش اثرات زیست‌محیطی دارند . صدور بیانیه‌های محصول زیست‌محیطی و اخذ گواهی‌های بین‌المللی مانند ISO 14001 نشان می‌دهد که شرکت‌ها مسئولیت‌پذیری خود را جدی گرفته‌اند .

تولیدکنندگان ایرانی لوله‌های کربن‌استیل می‌توانند با الگوبرداری از این تجربیات، مصرف انرژی و آب را کاهش داده، از قراضهٔ فولادی به‌طور گسترده استفاده کنند، گواهی‌نامه‌های زیست‌محیطی کسب کنند و در نهایت به توسعهٔ زنجیرهٔ تأمین پایدار کمک کنند. توجه به پایداری نه‌تنها محیط زیست را حفظ می‌کند، بلکه باعث کاهش هزینه‌های تولید و افزایش اعتماد مشتریان می‌شود. این رویکرد، مسیر دستیابی به صنعتی سبز و آینده‌ای پایدارتر برای نسل‌های آینده است.