در سال‌های اخیر، صنعت فولاد با چالش‌های بزرگی مانند افزایش هزینه‌های انرژی، محدودیت‌های زیست‌محیطی و نیاز به بهره‌وری بیشتر روبرو شده است که استفاده از فناوری‌های پاک‌تر برای تولید آهن را اجتناب‌ناپذیر ساخته است.
فناوری PERED که توسط متخصصان ایرانی طراحی شده، یک راهکار بومی برای کاهش مصرف انرژی، آلایندگی و وابستگی به فناوری‌های خارجی در صنعت فولاد کشور به شمار می‌رود. در این روش، آهن اسفنجی به جای زغال سنگ، با استفاده از گاز طبیعی و بازیافت حرارتی تولید می‌شود که نه تنها انرژی کمتری مصرف می‌کند، بلکه منجر به کاهش گازهای گلخانه‌ای و هزینه نهایی تولید می‌شود.
این مقاله به بررسی فناوری PERED، مزایای زیست‌محیطی آن و تاثیر این فناوری بر بازار آهن‌آلات از جمله قیمت آهن می‌پردازد. در نهایت، موانع و چشم‌انداز گسترش این فناوری در صنعت فولاد ایران مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
تکنولوژی PERED برای تولید آهن چیست؟
دهه‌هاست که بسیاری از کارخانه‌های فولاد در جهان از روش‌های سنتی مانند کوره بلند برای تولید آهن استفاده می‌کنند. در این روش، سنگ‌آهن با زغال سنگ کُک شده در دمای بسیار بالا ذوب می‌شود. گاز مونوکسید کربن تولید شده در این فرایند، با اکسیژن موجود در سنگ آهن ترکیب شده و گاز کربن دی‌اکسید و فلز آهن خالص آزاد می‌شود.
به جدا شدن اکسیژن از سنگ‌آهن «احیا» گفته می‌شود. در روش‌های سنتی، این احیا به صورت غیرمستقیم و با استفاده از کربن انجام می‌شود. با این حال، این روش‌ها نیاز به تاسیسات گران‌قیمت و مصرف انرژی زیادی داشته و به دلیل استفاده از زغال سنگ، آلایندگی شدیدی دارند.
با توجه به فشارهای بین‌المللی برای کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای و افزایش بهره‌وری انرژی، صنایع فولاد به استفاده از روش‌های پاک‌تر روی آورده‌اند. یکی از این روش‌ها احیای مستقیم است که در آن به جای استفاده از زغال‌سنگ، از گاز طبیعی برای جداسازی اکسیژن از سنگ‌آهن استفاده می‌شود. این فرایند نیازی به ذوب سنگ‌آهن ندارد و محصول نهایی آن، آهن اسفنجی است که برای تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
رایج‌ترین روش‌های احیای مستقیم میدرِکس (MIDREX)، اِچ‌وای‌اِل (HYL) و پِرِد (PERED) هستند. در این روش‌ها، ابتدا گاز طبیعی به گازهای احیا کننده مانند هیدروژن و مونوکسید کربن تبدیل می‌شود. سپس این گازها با سنگ آهن واکنش می‌دهند تا آهن اسفنجی تولید شود. میدرکس و HYL فناوری‌های خارجی و قدیمی‌تری هستند که در برخی کشورها رواج دارند، اما نیاز به تجهیزات پیشرفته، هزینه زیاد و وابستگی به شرکت‌های خارجی از جمله نقاط ضعف آن‌هاست.
در مقابل، فناوری PERED که مخفف Persian Reduction به معنای «احیای ایرانی» است، به عنوان یک جایگزین بومی ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر توسط مهندسان ایرانی توسعه یافته است. در این روش نیز از گاز طبیعی برای احیای سنگ‌آهن استفاده می‌شود، اما طراحی آن به گونه‌ای است که نسبت به روش‌های میدرکس و HYL انرژی کمتری مصرف می‌کند، بازده بالاتری دارد و به دلیل اجرای ساده‌تر، امکان استفاده از آن در کارخانه‌های داخلی با زیرساخت‌های موجود فراهم است. علاوه بر این، آهن اسفنجی تولید شده به این روش کیفیت و خلوص بیشتری دارد.
از ویژگی‌های شاخص فناوری PERED، می‌توان به استفاده مجدد از گرمای گازهای خروجی برای پیش‌گرمایش گاز طبیعی و تولید بخار اشاره کرد. همچنین، بخار و دی‌اکسید کربن حاصل از فرایند احیا دوباره وارد چرخه تولید گاز احیاکننده می‌شوند؛ یعنی هیچ چیز در این سیستم هدر نمی‌رود.
در مجموع، PERED پاسخی ایرانی به نیاز جهانی برای تولید آهن به روشی پاک‌تر، ارزان‌تر و کارآمدتر است. روشی که می‌تواند جایگاه ایران را در بازار جهانی فولاد ارتقا دهد و در عین حال وابستگی صنعتی به خارج را کاهش دهد.
تاثیر PERED بر هزینه تولید و بازار آهن‌آلات
یکی از پرسش‌های مهم درباره کاربرد فناوری PERED در صنعت فولاد ایران این است که آیا استفاده از این روش باعث کاهش هزینه‌های تولید آهن می‌شود یا نسبت به فناوری‌های موجود گران‌تر تمام می‌شود؟
در نگاه اول، ممکن است چنین تصور شود که پیاده‌سازی یک فناوری جدید هزینه زیادی به همراه دارد. واقعیت هم این است که اجرای PERED در کارخانه‌های تازه‌تأسیس به سرمایه‌گذاری اولیه نسبتا بالایی برای طراحی و نصب تجهیزات خاص نیاز دارد.
با این حال، بررسی تجربه کارخانه‌هایی که از این فناوری استفاده کرده‌اند، نشان می‌دهد که این هزینه اولیه، در میان‌مدت و بلندمدت جبران می‌شود. یکی از دلایل این صرفه‌جویی، کاهش مصرف انرژی است. PERED به گونه‌ای طراحی شده که از گاز طبیعی با بازدهی بیشتری استفاده می‌کند و بخشی از گرمای تولید شده را بازیافت می‌کند. در نتیجه، هزینه سوخت که سهم بزرگی از بهای تمام‌شده تولید آهن را تشکیل می‌دهد، کاهش می‌یابد.
عامل دیگر، نیاز کمتر این فناوری به تعمیرات پیچیده یا قطعات وارداتی گران‌قیمت است. برخلاف فناوری‌هایی مانند میدرکس که وابستگی بالایی به خدمات فنی خارجی دارند، PERED با دانش بومی توسعه یافته و پشتیبانی فنی آن نیز در داخل کشور امکان‌پذیر است. این موضوع باعث می‌شود هزینه‌های تعمیر و نگهداری کاهش یابد و توقف خطوط تولید کمتر اتفاق بیفتد.
از منظر بازار نیز، استفاده از PERED می‌تواند در ثبات یا حتی کاهش نسبی قیمت محصولات نهایی تاثیرگذار باشد. این موضوع در قیمت ورق سیاه و میلگرد که به شدت تحت تاثیر هزینه‌های تولید هستند، می‌تواند محسوس باشد. وقتی هزینه تولید کاهش یابد، تولیدکنندگان امکان ارائه قیمت رقابتی‌تری برای محصولات خود دارند و قیمت مقاطع فولادی نیز کاهش می‌یابد.
مزایای زیست‌محیطی و انرژی‌بر بودن تکنولوژی PERED
صنعت فولاد همواره از جمله صنایع پرمصرف انرژی و پر آلاینده در جهان شناخته می‌شود. در روش‌های قدیمی‌تر تولید آهن، مانند کوره‌های بلند، استفاده از زغال‌سنگ، منجر به انتشار گسترده گازهای گلخانه‌ای از جمله دی‌اکسید کربن می‌شود. علاوه بر این، فرایندهای سنتی به دلیل اتلاف حرارتی بالا و بازده پایین، فشار سنگینی بر منابع انرژی کشورها وارد می‌کنند.
فناوری PERED به جای استفاده از زغال‌سنگ، از گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی استفاده می‌کند؛ سوختی که هم پاک‌تر است و هم از نظر زیست‌محیطی آلایندگی بسیار کمتری دارد. استفاده از گاز طبیعی در فرآیند احیای مستقیم، انتشار گازهای گلخانه‌ای را به طور محسوسی کاهش می‌دهد و کاهش انتشار ذرات معلق و سایر آلاینده‌ها، به بهبود کیفیت هوای محیط اطراف واحد صنعتی کمک می‌کند.
یکی از ویژگی‌های مهم PERED، قابلیت بازیافت گرما در فرایند تولید است. در این فناوری، گرمای گازهای خروجی به سیستم بازگردانده می‌شود تا برای گرم کردن گاز ورودی یا تولید بخار مورد استفاده قرار گیرد. این بازیافت حرارتی، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و بهره‌وری کلی سیستم را افزایش می‌دهد. همچنین به دلیل طراحی بهینه سیستم، مصرف آب در واحدهای PERED پایین‌تر از روش‌های مرسوم است. این ویژگی در مناطقی که با کمبود منابع آبی مواجه‌اند، مزیتی کلیدی محسوب می‌شود.
بنابراین، این فناوری نه تنها قیمت میلگرد و سایر مقاطع فولادی را کاهش می‌دهد، بلکه گامی جدی در جهت دستیابی به تولید فولاد سبز در ایران و منطقه است.
چالش‌ها و موانع توسعه PERED در ایران
فناوری PERED که به عنوان یک دستاورد بومی شناخته می‌شود، برای گسترش جایگاه خود در تولید آهن اسفنجی در کشور، نیازمند رفع برخی چالش‌های ساختاری، فنی و اقتصادی است. یکی از نخستین چالش‌ها، محدودیت در زیرساخت‌های صنعتی کشور است. هرچند راه‌اندازی PERED نسبت به فناوری‌های خارجی ساده‌تر است، اما نیاز به تجهیزاتی دارد که تامین برخی از آنها ممکن است با دشواری یا هزینه بالا همراه باشد. به ویژه در شرایط تحریم و نوسانات ارزی، تهیه قطعات صنعتی یا فناوری‌های مکمل، با تاخیر و افزایش هزینه مواجه می‌شود.
از سوی دیگر، آموزش نیروی انسانی متخصص برای کار با این فناوری نیز یک ضرورت است. اگرچه PERED یک نوآوری ایرانی است، اما بسیاری از نیروهای فنی با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند میدرکس یا کوره بلند آشنا هستند و تغییر در شیوه تولید نیازمند آموزش و بازآموزی گسترده است.
چالش دیگر، سرمایه‌گذاری اولیه مورد نیاز برای ساخت یا تجهیز واحدهای تولیدی بر مبنای PERED است. هرچند هزینه‌های بهره‌برداری پایین‌تر است، اما برای واحدهایی که سال‌ها با روش‌های قدیمی فعالیت داشته‌اند، به ویژه اگر دسترسی به منابع مالی پایدار وجود نداشته باشد، تغییر فناوری یک تصمیم پرریسک تلقی می‌شود.
نکته مهم دیگر، نبود سیاست‌گذاری‌های تشویقی و حمایت‌های مستمر از سوی نهادهای دولتی است. تجربه کشورهای موفق در توسعه فناوری‌های صنعتی نشان می‌دهد که بدون حمایت هوشمندانه دولت، نوآوری‌ها به سختی به مرحله عمومی‌سازی می‌رسند. در مورد PERED نیز، حمایت‌های حقوقی، مالیاتی و بانکی می‌تواند به گسترش آن کمک چشمگیری کند.
در کنار این موارد، رقابت با فناوری‌های جاافتاده خارجی نیز یک مانع روانی و صنعتی است. برخی فعالان صنعت همچنان به فناوری‌هایی مانند میدرکس به دلیل سابقه طولانی‌تر آنها اعتماد بیشتری دارند. غلبه بر این نگاه محافظه‌کارانه نیازمند اثبات عملی توانایی‌های PERED در پروژه‌های بیشتر و در مقیاس وسیع‌تر است.
چشم‌انداز آینده: آیا PERED می‌تواند الگوی غالب شود؟
تکنولوژی PERED در مدت کوتاهی که از توسعه و پیاده‌سازی آن می‌گذرد، توانسته به عنوان یکی از گزینه‌های جدی برای آینده صنعت فولاد ایران مطرح شود. تجربه موفق این فناوری در چندین پروژه داخلی، از جمله در کارخانه‌های فولاد میانه، فولاد شادگان، فولاد نی‌ریز و فولاد بافت، نشان داده که PERED تنها یک طرح آزمایشی نبوده، بلکه قابلیت اجرا و توسعه در مقیاس صنعتی را دارد. این کارخانه‌ها که هر کدام بخشی از زنجیره تولید فولاد کشور را تشکیل می‌دهند، با استفاده از این فناوری توانسته‌اند به بهره‌وری بالا و تولید پایدارتر دست یابند.
موفقیت‌های داخلی PERED حتی از مرزهای ایران نیز فراتر رفته است. در سال‌های اخیر، کشور چین نیز به فناوری PERED علاقه نشان داده و همکاری‌هایی برای اجرای آن در خاک خود آغاز کرده است. این موضوع نه تنها به معنای صادرات دانش فنی ایرانی است، بلکه می‌تواند زمینه‌ساز نفوذ بیشتر فناوری‌های بومی در بازار جهانی فولاد باشد.
از سوی دیگر، روند جهانی صنعت فولاد نیز به نفع فناوری‌هایی مانند PERED در حال تغییر است. افزایش فشارهای زیست‌محیطی، گرایش به تولید فولاد سبز و محدودیت منابع انرژی در بسیاری از کشورها، سبب شده نیاز به روش‌های کم‌مصرف‌تر و کم‌آلاینده‌تر بیش از گذشته حس شود. PERED با مصرف پایین‌تر گاز طبیعی، قابلیت بازیافت انرژی، و تولید آهن اسفنجی با کیفیت بالا، می‌تواند پاسخ مناسبی به این نیازها باشد.
علاوه بر این، منابعی چون فولادسل معتقدند که استفاده از فناوری‌های بومی چون PERED با کاهش هزینه‌های تولید، در ثبات بازار و بهبود رقابت‌پذیری بازار داخلی و منطقه‌ای بسیار موثر باشد. برای تحلیل بهتر شرایط بازار و دریافت اطلاعات دقیق‌تر، امکان تماس با کارشناسان این مجموعه از طریق شماره 74486-021 فراهم است.
در مجموع، اگر پشتیبانی‌های لازم از سوی نهادهای مرتبط فراهم شود، PERED نه تنها در ایران بلکه در کشورهای دیگر نیز می‌تواند به عنوان الگویی موفق در تولید پایدار آهن جایگاه خود را تثبیت کند.
