هر تن فولاد چقدر آب مصرف می‌ کند؟ بررسی کامل

صنعت فولاد به عنوان یکی از ارکان اصلی توسعه اقتصادی و زیربنایی در جهان، همواره در کانون توجه مسائل مربوط به انرژی و محیط زیست قرار داشته است. در میان تمامی نهاده‌ های مورد نیاز این صنعت عظیم، آب به عنوان یک منبع حیاتی و تجدیدپذیر، نقشی کلیدی و غیرقابل‌ جایگزین در فرآیندهای تولید ایفا می‌ کند. از مراحل اولیه استخراج و آماده‌ سازی سنگ‌ آهن تا فرآیندهای پیچیده ذوب و ریخته‌ گری، حضور آب در بخش‌ های مختلفی نظیر خنک‌ کاری کوره‌ ها، کنترل دما، تولید بخار و شستشوی گازها ضروری است. با توجه به بحران‌ های آبی در بسیاری از مناطق جهان، سؤال اساسی که ذهن بسیاری از کارشناسان و سیاست‌ گذاران را به خود مشغول کرده، این است که دقیقاً مصرف آب در تولید فولاد چقدر است و چگونه می‌ توان این میزان را مدیریت کرد.

برای پاسخ به این چالش، باید نگاهی دقیق به چرخه تولید انداخت و بررسی کنیم که هر تن فولاد چقدر آب مصرف می کند. این میزان عددی ثابت نیست و تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله تکنولوژی تولید (کوره بلند، قوس الکتریکی یا احیای مستقیم)، سن تجهیزات کارخانه، اقلیم جغرافیایی و مهم‌ تر از همه، سیستم‌ های مدیریت آب قرار دارد. در کارخانه‌ های پیشرفته که از سیستم‌ های بازیافت آب استفاده می‌ کنند، میزان برداشت از منابع طبیعی به شدت کاهش می‌ یابد، در حالی که در کارخانه‌ های قدیمی‌ تر این رقم می‌ تواند بسیار بالاتر باشد. بنابراین، شناخت دقیق آب مورد نیاز تولید فولاد و راهکارهای بهینه‌ سازی آن، نه تنها یک ضرورت زیست‌ محیطی، بلکه یک امر اقتصادی است که تداوم تولید را تضمین می‌ کند.

هر تن فولاد چقدر آب مصرف می‌ کند؟

در صنعت فولاد، میزان مصرف آب برای تولید هر تن محصول می‌ تواند بسته به تکنولوژی و روش خنک‌ کاری متغیر باشد، اما به طور کلی اعداد قابل توجهی را شامل می‌ شود. در روش‌ های سنتی و کارخانه‌ هایی که از سیستم‌ های بازیافت پیشرفته استفاده نمی‌ کنند، این مصرف ممکن است به بیش از ۱۰۰ متر مکعب آب برای هر تن فولاد برسد. با این حال، با به‌ کارگیری تکنولوژی‌ های مدرن و سیستم‌ های خنک‌کننده مدار بسته، این رقم می‌ تواند به حدود ۳ تا ۶ متر مکعب آب جدید (آب شیرین جایگزین) کاهش یابد. این اختلاف فاحش نشان‌ دهنده اهمیت تولید فولاد و مدیریت آب است، زیرا با بازیافت و چرخه‌ ای کردن مصرف آب، می‌ توان فشار برداشت از منابع طبیعی را به شدت کاهش داد.

علاوه بر مسائل زیست‌ محیطی، هزینه‌ های مربوط به تأمین و تصفیه آب نیز بخشی از هزینه‌ های نهایی محصول را تشکیل می‌ دهند که در کنار سایر عوامل بر قیمت تمام شده تأثیر می‌ گذارند. اگرچه نوسانات قیمت آهن و مواد اولیه بیشترین تأثیر را بر بازار دارند، اما هزینه‌ های انرژی و آب نیز در تعیین نرخ نهایی فولاد نقش دارند. به عنوان مثال، در کارخانه‌ هایی که مجبورند آب را از منابع دورتر تأمین کنند یا از سیستم‌ های تصفیه پیشرفته‌ تری استفاده نمایند، هزینه‌ های جانبی افزایش می‌ یابد. بنابراین، کاهش مصرف آب نه تنها به حفظ محیط زیست کمک می‌ کند، بلکه می‌ تواند به طور غیرمستقیم در کنترل هزینه‌ های تولید و ثبات قیمت‌ ها مؤثر باشد.

مصرف آب در صنعت فولاد به چه عواملی بستگی دارد؟

صنعت فولاد به عنوان یکی از بزرگترین مصرف‌ کنندگان آب در بخش صنعتی، همواره تحت تأثیر متغیرهای متعددی قرار دارد که میزان مصرف این ماده حیاتی را تعیین می‌ کنند. درک این عوامل برای برنامه‌ ریزی‌ های استراتژیک و دستیابی به اهداف توسعه پایدار ضروری است، زیرا ارتباط مستقیمی میان فولادسازی و منابع آبی وجود دارد. با توجه به بحران‌ های محیط زیستی، تمرکز بر کاهش مصرف آب در فولادسازی به یک اولویت تبدیل شده است و برای این منظور باید شناخت دقیقی از عوامل مؤثر داشته باشیم. عوامل اصلی که بر مصرف آب در صنعت فولاد تأثیر می‌ گذارند عبارتند از:

سیاست‌ های مدیریت و نگهداری: وجود برنامه‌ های دقیق برای کنترل نشت، تعمیرات به‌موقع و نظارت بر مصرف، یکی از عوامل انسانی و مدیریتی است که می‌ تواند تفاوت زیادی در میزان مصرف آب ایجاد کند.

تکنولوژی تولید: روش‌ های مختلف تولید فولاد (مانند کوره بلند، کوره قوس الکتریکی یا احیای مستقیم) نیازهای آبی متفاوتی دارند. به عنوان مثال، روش‌ های احیای مستقیم معمولاً مصرف آب بیشتری نسبت به روش‌ های کوره قوس الکتریکی دارند.

سیستم‌ های خنک‌ کاری: نوع سیستم خنک‌ کننده استفاده شده در کارخانه تأثیر زیادی دارد. سیستم‌ های خنک‌ کاری یک‌ بار گذر (Once-through) مصرف آب بسیار بالایی دارند، در حالی که سیستم‌ های خنک‌ کاری مدار بسته با بازیافت آب، مصرف آب جدید را به حداقل می‌ رسانند.

سن و تکنولوژی تجهیزات: کارخانه‌ های قدیمی با تجهیزات فرسوده معمولاً بازدهی کمتری داشته و نشت‌ های بیشتر و سیستم‌ های تصفیه کم‌ کارآمدتر منجر به هدررفت آب می‌ شوند.

اقلیم و شرایط جغرافیایی: دمای محیط و رطوبت نسبی منطقه اثر مستقیمی بر نیاز به آب برای خنک‌کاری دارد. کارخانه‌ های واقع در مناطق گرم و خشک برای خنک کردن تجهیزات به آب بیشتری نسبت به کارخانه‌ های واقع در مناطق معتدل نیاز دارند.

منابع آب و کیفیت آن: استفاده از آب‌ های غیرشرب (مانند آب‌ های شور یا پساب تصفیه شده) نیازمند سیستم‌ های پیش‌ تصفیه خاصی است که می‌ تواند بر الگوی مصرف و مدیریت آب در فرآیند تولید تأثیر بگذارد.

میزان مصرف آب برای تولید فولاد

برای پاسخ دقیق به این سوال که صنعت فولاد چقدر آب مصرف می کند، باید به آمارهای جهانی و استانداردهای فنی نگاه کرد. طبق گزارش‌ های انجمن جهانی فولاد (World Steel Association)، میانگین مصرف آب در کارخانه‌ های فولاد پیشرفته جهان برای تولید هر تن فولاد، حدود ۳.۵ تا ۴ متر مکعب است. این رقم در کارخانه‌ هایی که از سیستم‌ های مدرن بازیافت آب استفاده می‌ کنند، حتی کمتر شده و به حدود ۱.۵ تا ۲ متر مکعب آب شیرین (آب جایگزین) برای هر تن می‌ رسد. در مقابل، در کارخانه‌ های قدیمی‌ تر یا فاقد سیستم‌ های بازیافت کارآمد، این مصرف می‌ تواند به بیش از ۱۰ متر مکعب و در برخی موارد تا ۱۰۰ متر مکعب برای هر تن افزایش یابد که نشان‌ دهنده شکاف فنی زیاد بین واحدهای تولیدی مختلف است.

در ایران، آمارها نشان می‌ دهند که مصرف آب در برخی واحدها بالاتر از میانگین جهانی است، اما تلاش‌ هایی برای کاهش این رقم در حال انجام است. به عنوان مثال، در روش‌ های تولید بر پایه کوره‌ های قوس الکتریکی (EAF)، مصرف آب معمولاً کمتر از روش‌ های سنتی کوره بلند است. همچنین، با توجه به اینکه بخش عمده آب مصرفی در صنعت فولاد صرف خنک‌ کاری می‌ شود و وارد واکنش شیمیایی نمی‌ گردد، قابلیت بازیافت آن بسیار بالاست. در حال حاضر، بهترین کارخانه‌ های جهان با استفاده از تکنولوژی‌ های پیشرفته، توانسته‌ اند نرخ بازیافت آب خود را به بیش از ۹۸ درصد برسانند که این امر باعث شده است برداشت آب از منابع طبیعی برای هر تن محصول به حداقل ممکن برسد.

میانگین مصرف آب به ازای هر تن فولاد

هنگام بررسی میانگین مصرف آب به ازای هر تن فولاد، باید توجه داشت که این آمار تنها به برداشت اولیه از منابع طبیعی اشاره دارد و نه کل آب در گردش داخل کارخانه. در واقع، اگرچه حجم عظیمی از آب در فرآیندهای خنک‌ کاری و تصفیه گردش می‌ کند، اما آنچه برای محیط‌ زیست حائز اهمیت، «آب مصرفی نهایی» یا همان آبی است که از چاه‌ ها، رودخانه‌ ها یا شبکه‌ های شهری برداشت می‌ شود. در این راستا، کارخانه‌ های پیشرو جهانی با هدف رسیدن به کارخانه‌ های «بدون تخلیه فاضلاب» (Zero Liquid Discharge)، توانسته‌ اند این میانگین برداشت را به حدود ۱.۵ تا ۲ متر مکعب برای هر تن کاهش دهند که عددی بسیار بهینه محسوب می‌ شود.

از سوی دیگر، این میانگین عددی پویا است که با گذشت زمان و ارتقای تجهیزات تغییر می‌ کند. آمارهای دهه‌ های گذشته نشان می‌ دهند که این میزان زمانی بالای ۱۰ متر مکعب بوده، اما با توسعه سیستم‌ های بازیافت و تغییر نگرش به آب به عنوان یک کالای استراتژیک، شیب نزولی شدیدی داشته است. بنابراین، میانگین مصرف آب امروزه بیشتر بازتاب‌ دهنده سطح توسعه‌ یافتگی زیرساخت‌ های تصفیه و مدیریت منابع یک کشور است تا یک محدودیت فنی ذاتی در فرآیند فولادسازی.

سوالات متداول