فولاد سبز

فولاد سبز (به انگلیسی: Green steel) به نوعی از فولاد گفته می‌شود که در فرایند تولید آن، انتشار گازهای گلخانه‌ای، به‌ویژه دی‌اکسیدکربن، به شکل چشمگیری کاهش یافته یا به‌طور کامل حذف شده است. این مفهوم از اوایل دههٔ ۲۰۱۰ میلادی، هم‌زمان با افزایش نگرانی‌ها دربارهٔ تغییرات اقلیمی و اثرات زیست‌محیطی صنایع سنگین، به‌عنوان یکی از محورهای کلیدی در مسیر گذار به اقتصاد کم‌کربن مطرح گردید.IDTechEx, "Green Steel, Hydrogen, and the Move Towards Decarbonization", 2025

فولاد به‌عنوان یکی از پرکاربردترین فلزات در جهان، پایهٔ بسیاری از صنایع نظیر ساختمان‌سازی، خودروسازی، زیرساخت‌های حمل‌ونقل و تولید انرژی است. با این حال، فرآیندهای سنتی تولید فولاد به شدت وابسته به سوخت‌های فسیلی هستند و حدود ۷ تا ۹ درصد از کل انتشار دی‌اکسیدکربن جهان را تشکیل می‌دهند.Devlin, A. et al., "Global green hydrogen-based steel opportunities", Nature Communications, 2023 در روش‌های معمول، سنگ‌آهن در کوره‌های بلند (Blast Furnace) با استفاده از زغال‌سنگ و کک احیا می‌شود که در واکنش‌های شیمیایی، حجم زیادی از CO₂ آزاد می‌کند.

ایدهٔ فولاد سبز با هدف جایگزینی این فرآیندهای پرانتشار با روش‌هایی پایدارتر شکل گرفت؛ روش‌هایی که از هیدروژن سبز، انرژی‌های تجدیدپذیر و بازیافت مواد و انرژی بهره می‌گیرند. در این فناوری‌ها، به‌جای سوخت‌های فسیلی از هیدروژن تولیدشده با برق تجدیدپذیر استفاده می‌شود تا در واکنش با سنگ‌آهن، بخار آب به‌جای دی‌اکسیدکربن تولید شود.SteelWatch, "Hydrogen and Green Steel", 2025 این تغییر نه‌تنها موجب کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود، بلکه راندمان فرایند و کیفیت فولاد نهایی را نیز افزایش می‌دهد.

اصطلاح «فولاد سبز» تنها به جنبهٔ فنی اشاره ندارد؛ بلکه بیانگر یک تحول سیستماتیک در زنجیره ارزش فولاد، از استخراج مواد خام تا بازیافت محصول نهایی است. این مفهوم با اصول توسعه پایدار و اهداف اقلیمی سازمان ملل (به‌ویژه اهداف ۷، ۹ و ۱۳) همسو بوده و در جهت حفظ تعادل میان نیاز صنعتی و حفاظت از محیط‌زیست عمل می‌کند.World Steel Association, "Sustainable Steel Indicators 2023"

در دههٔ اخیر، کشورهای صنعتی به‌ویژه در اروپا، استرالیا و ژاپن سرمایه‌گذاری گسترده‌ای را برای توسعهٔ فناوری‌های فولاد سبز آغاز کرده‌اند. شرکت‌هایی نظیر SSAB, ArcelorMittal و Thyssenkrupp پروژه‌های آزمایشی و صنعتی را برای تولید فولاد بدون کربن با استفاده از هیدروژن پاک راه‌اندازی کرده‌اند.Financial Times, "H2 Green Steel Project", 2025 در سطح جهانی نیز مفهوم فولاد سبز به عنوان بخشی از انقلاب صنعتی چهارم شناخته می‌شود که تلفیقی از نوآوری‌های انرژی، دیجیتال و زیست‌محیطی را به کار می‌گیرد.

در مجموع، فولاد سبز نه تنها تلاشی برای کاهش آلودگی صنعتی است، بلکه نمادی از گذار به صنعتی پایدار، کم‌کربن و مبتنی بر انرژی پاک محسوب می‌شود. این تحول می‌تواند مسیر آیندهٔ صنایع سنگین را به سوی بهره‌وری انرژی، مسئولیت‌پذیری زیست‌محیطی و رشد اقتصادی پایدار هدایت کند.

 پیش‌زمینه 
صنعت فولاد حدود ۷ تا ۹ درصد از کل انتشار دی‌اکسیدکربن جهانی را تولید می‌کند، که آن را در میان آلاینده‌ترین صنایع جهان قرار می‌دهد.Devlin, A. et al., "Global green hydrogen-based steel opportunities", Nature Communications, 2023 در روش‌های سنتی تولید فولاد از زغال‌سنگ یا کک برای احیای سنگ‌آهن در کوره‌های بلند (Blast Furnace) استفاده می‌شود، که در این فرایند هر تن فولاد موجب انتشار حدود دو تن CO₂ می‌گردد. افزایش نگرانی‌ها دربارهٔ گرمایش زمین و اهداف جهانی مانند «بی‌طرفی کربنی تا سال ۲۰۵۰» موجب شده کشورها و صنایع بزرگ به دنبال راه‌حل‌هایی کم‌کربن باشند. فولاد سبز به‌عنوان پاسخی فناورانه و پایدار به این چالش مطرح شده و هدف آن، حذف کامل کربن از زنجیره تولید فولاد است. این مفهوم نه‌تنها جنبه زیست‌محیطی دارد بلکه ابعاد اقتصادی، اجتماعی و فناورانهٔ گسترده‌ای را نیز شامل می‌شود.

 روش‌های تولید فولاد سبز 
اصلی‌ترین مسیر تولید فولاد سبز جایگزینی فرایند احیای کربنی با احیای مستقیم توسط هیدروژن است (H₂-DRI). در این روش، گاز هیدروژن به‌جای کربن برای احیای سنگ‌آهن استفاده می‌شود و محصول جانبی آن بخار آب است نه دی‌اکسیدکربن. این فرایند می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا ۹۵ درصد کاهش دهد.SteelWatch, 2025
علاوه بر این، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر (مانند برق خورشیدی و بادی) برای تأمین برق کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) یکی از ارکان کلیدی فولاد سبز است. در این کوره‌ها معمولاً از قراضه‌های فولادی به‌عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود که باعث کاهش استخراج سنگ‌آهن و مصرف انرژی می‌گردد.IDTechEx, "Green Steel, Hydrogen, and the Move Towards Decarbonization", 2025
در کنار این دو رویکرد، بهینه‌سازی فرایندها از طریق بازیافت گرمای زائد خطوط تولید، بهبود راندمان کوره‌ها، و کاهش مصرف اکسیژن و سوخت‌های کمکی نیز از محورهای اصلی فناوری فولاد سبز است.Stargate Hydrogen Blog, 2025

 فناوری‌ها و پروژه‌های بین‌المللی 
در اروپا و شمال اروپا پروژه‌های پیشرو متعددی در زمینه فولاد سبز آغاز شده‌اند. از جمله، پروژه HYBRIT در سوئد که با همکاری شرکت‌های SSAB, LKAB و Vattenfall از سال ۲۰۱۶ شروع شد و در سال ۲۰۲۱ نخستین فولاد بدون کربن خود را تولید کرد.HYBRIT Official Site همچنین، شرکت H₂ Green Steel در شمال سوئد کارخانه‌ای در حال ساخت دارد که قرار است سالانه بیش از پنج میلیون تن فولاد سبز تولید کند و انتشار کربن را تا ۹۰ درصد کاهش دهد.Financial Times, "H2 Green Steel Project", 2025 در آلمان نیز شرکت‌هایی مانند Thyssenkrupp و ArcelorMittal برنامه‌های مشابهی را برای جایگزینی هیدروژن در فرایند احیای مستقیم آغاز کرده‌اند.Reuters, 2025
در سطح جهانی، چین، ژاپن، و استرالیا نیز تحقیقات گسترده‌ای را در زمینه استفاده از فناوری‌های الکترولیز و انرژی تجدیدپذیر در صنعت فولاد آغاز کرده‌اند. مجموع این پروژه‌ها نشان می‌دهد که فولاد سبز از مرحله تحقیقاتی عبور کرده و به سمت پیاده‌سازی صنعتی حرکت می‌کند.
یکی دیگر از این فناوری‌ها، سیستم‌های بازیابی حرارت زائد است که انرژی تولیدشده در مراحل مختلف فرایند فولادسازی را دوباره به چرخه بازمی‌گرداند. این کار موجب کاهش مصرف سوخت و افزایش بهره‌وری انرژی می‌شود و به کاهش اثرات محیط‌زیستی کمک شایانی می‌کند.

همچنین، الکترولیز پیشرفته و الکترولایزرهای اکسید جامد (SOEC) امکان استفاده از گرمای اتلافی برای تولید هیدروژن را فراهم می‌کنند و باعث کاهش هزینه‌های انرژی می‌شوند.ScienceDirect, 2023 دیگر نوآوری‌ها شامل استفاده از حسگرها و داده‌های هوش مصنوعی برای پایش و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، مدیریت زباله‌های صنعتی، و طراحی مواد مقاوم در برابر خوردگی و دماهای بالا است. این فناوری‌ها به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد همزمان بهره‌وری را افزایش داده و اثرات محیط‌زیستی را کاهش دهند.

 چالش‌ها و محدودیت‌ها 
با وجود پیشرفت‌های فنی، چالش‌های متعددی بر سر راه گسترش فولاد سبز وجود دارد. مهم‌ترین آن‌ها هزینهٔ بالای تولید هیدروژن سبز است که بخش بزرگی از هزینه‌های کل فرایند را تشکیل می‌دهد.SEASI News, 2025 علاوه بر آن، تولید مقادیر کافی انرژی تجدیدپذیر برای پشتیبانی از این صنعت نیازمند زیرساخت‌های عظیم است. در بسیاری از کشورها، شبکهٔ برق هنوز بر پایه سوخت‌های فسیلی کار می‌کند که مانع تحقق فولاد واقعاً سبز می‌شود.Guitar, M.A., "How green will the green-steel production be?", Springer, 2025
از سوی دیگر، تبدیل کارخانه‌های سنتی به فناوری‌های هیدروژنی نیازمند سرمایه‌گذاری چند میلیارد دلاری است و به بازه‌های زمانی طولانی (۱۰ تا ۲۰ سال) نیاز دارد. چالش دیگر، رقابت اقتصادی است؛ فولاد سبز هنوز از نظر قیمت با فولاد معمولی رقابت‌پذیر نیست و تا زمانی که سیاست‌های حمایتی یا مالیات کربن اعمال نشود، انگیزهٔ اقتصادی برای تولیدکنندگان پایین خواهد بود.ING Bank, 2025 در کنار این موانع، حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی ایمن هیدروژن نیز از مسائل مهم فنی و ایمنی محسوب می‌شود.

 چشم‌انداز جهانی 
پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰، تولید فولاد سبز به عنوان یک استاندارد جهانی در صنعت فولاد پذیرفته شود. اتحادیه اروپا و کشورهای پیشرو در فناوری هیدروژنی برنامه‌های بلندمدتی برای کاهش انتشار کربن دارند و شرکت‌های بزرگ فولاد مانند ArcelorMittal و Thyssenkrupp پروژه‌های گسترده‌ای را اجرا می‌کنند. در آسیا، چین و ژاپن سرمایه‌گذاری‌های زیادی در زمینه هیدروژن سبز و انرژی تجدیدپذیر انجام داده‌اند تا وابستگی به سوخت‌های فسیلی کاهش یابد.

افزایش تقاضا برای محصولات سبز و فشارهای زیست‌محیطی، انگیزه تولیدکنندگان را برای سرمایه‌گذاری در فناوری‌های کم‌کربن افزایش می‌دهد. همچنین، تصویب سیاست‌های حمایتی، مالیات کربن و سرمایه‌گذاری‌های دولتی در زیرساخت‌ها موجب می‌شود که فولاد سبز از مرحله تحقیقاتی و آزمایشی عبور کرده و به سمت تولید صنعتی گسترده حرکت کند. به همین دلیل، پیش‌بینی می‌شود که فولاد سبز به مرور جایگزین فولاد سنتی در بسیاری از بازارها شود و نقش مهمی در کاهش انتشار جهانی CO₂ ایفا کند.International Energy Agency, "The Future of Hydrogen", 2025

 وضعیت در ایران 
ایران با دارا بودن منابع غنی انرژی خورشیدی، باد، و همچنین جایگاه بزرگ در تولید فولاد خاورمیانه، ظرفیت بالایی برای توسعهٔ فولاد سبز دارد. بسیاری از مجتمع‌های فولاد کشور از فناوری احیای مستقیم (DRI) استفاده می‌کنند که می‌تواند به‌راحتی با گاز هیدروژن جایگزین شود. پژوهش‌های متعددی در دانشگاه‌های ایران در زمینهٔ تولید هیدروژن از گرمای اتلافی صنعت فولاد و تحلیل اگزرژی-اقتصادی این سیستم‌ها انجام شده است.ScienceDirect, 2023
با این حال، نبود سیاست‌های حمایتی و زیرساخت تولید هیدروژن سبز از چالش‌های اصلی محسوب می‌شود. استفاده از انرژی خورشیدی مناطق مرکزی کشور برای الکترولیز آب، و استفاده از گرمای زائد خطوط تولید فولاد می‌تواند راهکارهایی برای کاهش انتشار و بهبود بهره‌وری انرژی در ایران باشد. در صورت اجرای این برنامه‌ها، ایران می‌تواند به یکی از تولیدکنندگان پیشرو فولاد کم‌کربن در منطقه تبدیل شود.

 اهمیت در توسعه پایدار 
فولاد سبز نقش مهمی در دستیابی به اهداف توسعه پایدار سازمان ملل دارد، به‌ویژه در محورهای انرژی پاک (هدف ۷)، صنعت و نوآوری (هدف ۹)، و اقدام اقلیمی (هدف ۱۳).Stargate Hydrogen Blog, 2025
کاهش انتشار کربن، بهبود کارایی مصرف انرژی، و ایجاد اشتغال در حوزه فناوری‌های سبز از مهم‌ترین اثرات اجتماعی و اقتصادی این رویکرد است. فولاد سبز نه تنها یک تحول صنعتی است بلکه نمادی از گذار به اقتصاد پایدار و مقاوم در برابر تغییرات اقلیمی به‌شمار می‌رود.

 پایداری اقتصادی و اثرات بازار 
فولاد سبز علاوه بر مزایای زیست‌محیطی، می‌تواند اثرات اقتصادی مهمی نیز داشته باشد. با توجه به افزایش هزینه‌های انتشار کربن و مقررات سختگیرانه اقلیمی در سطح جهانی، تولید فولاد کم‌کربن می‌تواند به کاهش ریسک‌های مالی و افزایش رقابت‌پذیری شرکت‌ها کمک کند. سرمایه‌گذاری در فناوری‌های هیدروژنی و کوره‌های قوس الکتریکی بر پایه انرژی تجدیدپذیر، اگرچه پرهزینه است، اما با ایجاد ارزش افزوده در زنجیره تأمین و بهره‌وری انرژی می‌تواند سودآور باشد.McKinsey, "The Future of Green Steel", 2025

با ورود فولاد سبز به بازارهای بین‌المللی، کشورهای تولیدکننده می‌توانند سهم خود را در صنایع پیشرفته افزایش دهند و در عین حال با محدود کردن انتشار کربن، از جریمه‌ها و مالیات‌های زیست‌محیطی جلوگیری کنند. افزایش تقاضای جهانی برای محصولات پایدار و سبز باعث می‌شود تولیدکنندگان سنتی برای حفظ رقابت، سرمایه‌گذاری در فناوری‌های نوین را ضروری ببینند. به این ترتیب، فولاد سبز نه تنها یک ضرورت زیست‌محیطی، بلکه یک فرصت اقتصادی مهم برای توسعه پایدار صنعتی محسوب می‌شود.

 نتیجه‌گیری 
فولاد سبز، به عنوان یک نوآوری فناورانه، نماد تعامل میان محیط زیست، اقتصاد و سیاست‌های توسعه پایدار است. جایگزینی سوخت‌های فسیلی با هیدروژن و انرژی‌های تجدیدپذیر، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، و افزایش بهره‌وری انرژی، گام‌های مؤثری در جهت بی‌طرفی کربنی و دستیابی به اهداف جهانی توسعه پایدار محسوب می‌شوند.

با توجه به پیشرفت‌های فناوری، پروژه‌های بین‌المللی و افزایش آگاهی زیست‌محیطی، آینده فولاد سبز امیدبخش است. ایران نیز با بهره‌گیری از منابع انرژی تجدیدپذیر و گرمای زائد صنایع، می‌تواند نقش فعالی در این حرکت جهانی ایفا کرده و به یکی از تولیدکنندگان کلیدی فولاد کم‌کربن تبدیل شود. توسعه فولاد سبز می‌تواند همزمان به کاهش آلودگی، افزایش بهره‌وری صنعتی، و ایجاد فرصت‌های شغلی در حوزه فناوری‌های نوین کمک کند.

 منابع 

رده:فولاد
رده:فولادها