نحو أداة قرار استراتيجي لإزالة الكربون من الصلب في الاتحاد الأوروبي، يسعى إلى تحديد مفهوم الفولاذ الأخضر

وينص اتفاق باريس لعام 2015 على ضرورة تحقيق مستوى الصفر العالمي لانبعاثات الغازات الدفيئة بين عامي 2050 و 2070. ووفقا لمبدأ المسؤوليات المشتركة ولكن المتباينة المنصوص عليه في اتفاقية المناخ (UNFCCC)، ينبغي للدول المتقدمة أن تقود هذه العملية وتخفض الانبعاثات بمعدل بمعدل أسرع من المتوسط العالمي. يعد إنتاج الصلب أحد المصادر الرئيسية لانبعاثات الغازات الدفيئة على مستوى العالم، فهو مسؤول عن 5% من إجمالي الانبعاثات. كما أنه أحد القطاعات الاقتصادية الأكثر صعوبة في إزالة الكربون بسبب المنافسة العالمية الشديدة، واعتماد عملية الإنتاج على الكربون، والحاجة إلى التكنولوجيا المتطورة مع ارتفاع تكاليف المكافحة ودورات الاستثمار الطويلة. ونتيجة لذلك، تواجه صناعة الصلب تحديات كبيرة في تحقيق أهداف خفض الانبعاثات التي نص عليها اتفاق باريس.

وفي أوروبا، تم تحديد مجموعة من التقنيات بهدف تطوير تقنيات متقدمة، ويجري تنفيذ العديد من المشاريع البحثية لتحقيق هذا الهدف. يتم اتباع استراتيجيتين متميزتين في معظم هذه المشاريع. يتضمن الأول استخدام الوقود المتجدد مثل الهيدروجين، والكهرباء، والكتلة الحيوية، في حين يتضمن الثاني استخدام ثاني أكسيد الكربون في نهاية الأنبوب. إن التسويق الناجح لهذه التكنولوجيات “المنخفضة الكربون” ونشرها لصالح صناعة الصلب سوف يتطلب قدراً كبيراً من الدعم الشعبي، وخاصة في ضوء الأفق الزمني القصير الذي يفرضه التهديد المتمثل في تغير المناخ.

لقد كان تسعير الكربون في سوق الكربون “الحرة” هو الحل الموصوف للحد من الانبعاثات استجابة لسياسة المناخ. ومع ذلك، فإن التجارب الفعلية المستمدة من تطوير نظرية الطاقة المتجددة والابتكار تشير بقوة إلى أن سعر الكربون يجب أن يكمله دعم موجه خاص بالتكنولوجيا لإنشاء سوق متخصصة مبكرة للتكنولوجيات المبتكرة الجديدة. وينطبق هذا بشكل خاص على شركات الصلب، التي تواجه منافسة عالمية صارمة وتخضع لأنظمة مناخية مختلفة في مختلف البلدان التي تعمل فيها.

ويأتي الفولاذ المبتكر والمحايد مناخيا بتكاليف إنتاج أعلى مقارنة بالعمل المعتاد ويواجه العديد من الحواجز النظامية الأخرى، بما في ذلك الافتقار إلى البنية التحتية، وضعف الثقة في سياسة المناخ الطويلة الأجل، والشكوك الفنية، والمعرفة غير الناضجة بالسوق. ولا يمكن لتسعير الكربون وحده أن يخفف من كل هذه العيوب. ويجب أن تحتوي سياسة التكنولوجيا الفعالة على دفعة العرض وجذب الطلب.

ينظم نظام الاتحاد الأوروبي لمعايير الاتحاد الأوروبي في المقام الأول انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في قطاع الصلب في الاتحاد الأوروبي. ويغطي 45% من انبعاثات الاتحاد الأوروبي ويشمل قطاع الطاقة وجميع المنشآت الصناعية الكبيرة. يحدد نظام مقايضة الانبعاثات في الاتحاد الأوروبي سقفا للانبعاثات ينخفض إلى -40% بحلول عام 2030 مع هدف إرشادي يتراوح بين 80% إلى 95% بحلول عام 2050. ومن أجل تجنب العواقب الاجتماعية السلبية المترتبة على سعر الكربون والتوافق مع أهداف السياسة الصناعية، فإنه يتم استكماله بالعديد من أدوات السياسة الأخرى. ومن أبرز هذه السياسات التخصيص المجاني لبدلات الانبعاثات لحماية الصناعة كثيفة الاستهلاك للطاقة من تسرب الكربون ومختلف سياسات تكنولوجيا دفع العرض مثل برنامج البحث والتطوير Horizon 2020 وULCOS.

ونظرا للتحديات التي يواجهها الفولاذ المبتكر والمحايد مناخيا، فإن التحول إلى التكنولوجيات المنخفضة الكربون سوف يتطلب دعما شعبيا كبيرا. إن الأفق الزمني القصير الذي يفرضه التهديد المتمثل في تغير المناخ يعني أن هذا الدعم يجب أن يأتي قريبا. ولا يمكن لتسعير الكربون وحده أن يخفف من كافة المساوئ التي تواجهها صناعة الصلب في هذا الصدد. ويجب أن تحتوي سياسة التكنولوجيا الفعالة على دفعة العرض وجذب الطلب. وينطبق هذا بشكل خاص على شركات الصلب، التي تواجه منافسة عالمية صارمة وتخضع لأنظمة مناخية مختلفة في مختلف البلدان التي تعمل فيها.

ويتطلب تطوير هذه التقنيات المتقدمة مشاركة العديد من أصحاب المصلحة، بما في ذلك صناع السياسات والصناعة والمؤسسات البحثية. يعد التعاون بين أصحاب المصلحة هؤلاء أمرًا ضروريًا لنجاح تسويق ونشر التقنيات منخفضة الكربون لصناعة الصلب. وسوف يتطلب التحول إلى التكنولوجيات المنخفضة الكربون استثمارات كبيرة، وسوف يشكل الدعم العام أهمية بالغة في هذا الصدد.

وسوف يتطلب التحول الناجح إلى التكنولوجيات المنخفضة الكربون إنشاء سوق متخصصة مبكرة للتكنولوجيات المبتكرة. ولا يمكن تحقيق ذلك إلا من خلال الدعم الموجه والمخصص للتكنولوجيا بالإضافة إلى تسعير الكربون. وتواجه صناعة الصلب العديد من الحواجز النظامية، بما في ذلك الافتقار إلى البنية الأساسية، وضعف الثقة في سياسة المناخ الطويلة الأجل، والشكوك الفنية، وعدم نضج المعرفة بالسوق. ويجب معالجة هذه العوائق من خلال سياسة تكنولوجية فعالة تحتوي على دفعة العرض وجذب الطلب.

إن نظام مقايضة الانبعاثات التابع للاتحاد الأوروبي، والذي يحكم في المقام الأول انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في قطاع الصلب في الاتحاد الأوروبي، يتم استكماله بالعديد من أدوات السياسة الأخرى. ويعد التخصيص المجاني لبدلات الانبعاثات لحماية الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة من تسرب الكربون أحد هذه الأدوات. كما تم وضع العديد من سياسات تكنولوجيا دفع العرض، مثل برنامج البحث والتطوير Horizon 2020 وULCOS، للتوافق مع أهداف السياسة الصناعية.

يمثل تطوير تقنيات منخفضة الكربون لصناعة الصلب تحديًا معقدًا يتطلب مشاركة العديد من أصحاب المصلحة. ويشكل التعاون بين صناع السياسات والصناعة والمؤسسات البحثية ضرورة أساسية لنجاح تسويق هذه التكنولوجيات ونشرها. وسيكون الدعم العام حاسما في هذا الصدد، لا سيما في ضوء الأفق الزمني القصير الذي يفرضه التهديد المتمثل في تغير المناخ. ويجب أن تحتوي سياسة التكنولوجيا الفعّالة على دفعة العرض وجذب الطلب لمعالجة الحواجز النظامية التي تواجهها صناعة الصلب.

حتى عام 2010، كان التركيز الأساسي لإدارة المناخ في الاتحاد الأوروبي لصناعة الصلب يتمحور حول تخفيضات هامشية قصيرة الأجل من خلال تدابير كفاءة الطاقة والحماية ضد تسرب الكربون. وكان هذا النهج موجهًا في المقام الأول نحو الحفاظ على الهياكل الصناعية القائمة بدلاً من تشجيع الابتكار والتغيير. ومع ذلك، منذ اعتماد هدف التخفيض الإرشادي لعام 2050، تحول تركيز إدارة المناخ في الاتحاد الأوروبي لصناعة الصلب نحو الابتكار ودعم التكنولوجيا.

لقد وضع طموح الاتحاد الأوروبي 2050 جدولاً زمنيًا صارمًا لإزالة الكربون من إنتاج الصلب في الاتحاد الأوروبي. وقد أدى ذلك إلى تحول في إطار السياسات نحو الابتكار ودعم التكنولوجيا، وهو ما يتماشى بشكل أكبر مع اتفاق باريس. في الآونة الأخيرة، تبنت المفوضية هدفا أكثر طموحا يتمثل في خفض الانبعاثات إلى الصِفر بحلول عام 2050. وعلى الرغم من وجود إطار سياسي أساسي وتمويل وافر للبحث والتطوير والمشاريع التجريبية، لا تزال هناك حاجة إلى سياسة جذب الطلب لإنشاء نظام مبكر لجذب الطلب. سوق متخصصة للصلب المحايد للمناخ.

إن خلق طلب مستقر على الفولاذ الأخضر له أهمية قصوى لتقليل المخاطر المرتبطة بالاستثمارات الكبيرة الأولى في التقنيات المتقدمة. لقد نجح طموح عام 2050 الجديد في الحد من حالة عدم اليقين على المدى الطويل وتضييق الخيارات التكنولوجية إلى عدد قليل فقط من القادرين على تحقيق صافي انبعاثات صِفر. ولذلك فمن الضروري اتخاذ قرارات فعالة للاستثمار في الأعمال التجارية وحشد الدعم العام لصناعة الصلب الذي يتوافق مع هذا الهدف مع تجنب تحفيز احتجاز الكربون.

الهدف من هذه المقالة هو تحليل الآثار المترتبة على هدف صافي الصفر لعام 2050 للاستثمارات المستقبلية في صناعة الصلب في الاتحاد الأوروبي. يمكن استخدام المنهجية المقدمة في هذه الدراسة كأداة لصنع القرار للاستثمار الاستراتيجي من قبل الصناعة وكذلك لتحديد ماهية “الصلب الأخضر” وما ينبغي دعمه بالسياسة للامتثال للأهداف المناخية. تعتمد المنهجية على منظور دورة الحياة وتربط أهداف عام 2050 والمسارات التقنية الممكنة لصناعة الصلب.

يجري حاليًا التحول نحو ممارسات إنتاج الصلب في الاتحاد الأوروبي

بلغ إنتاج الصلب في القطاع الأوروبي في عام 2017 168 مليون طن، مما أدى للأسف إلى انبعاث 128 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون. كان الفرن العالي – طريق فرن الأكسجين الأساسي مسؤولاً عن 60% من إجمالي الفولاذ المنتج، بينما تم إنتاج الـ 67 مليون طن المتبقية من خلال إعادة تدوير الخردة. بالإضافة إلى ذلك، لم يكن هناك سوى مصنع واحد للاختزال المباشر في الاتحاد الأوروبي. ولسوء الحظ، ونظراً لتشبع الطلب، فمن المتوقع أن يكون الطلب على الصلب في الاتحاد الأوروبي في عام 2050 مماثلاً للمستويات الحالية أو أقل قليلاً منها. ومع ذلك، من المتوقع أن يزداد توافر الخردة، وقد يصل إلى 136 مليون طن بحلول عام 2050. ونتيجة لذلك، قد تنعكس أحجام إنتاج صناعة الصلب الأولية والثانوية، حيث تصبح صناعة الصلب الثانوية هي طريق الإنتاج المهيمن بحلول عام 2050. هذا التحول نحو المزيد من الصلب الثانوي ولا يرجع ذلك إلى زيادة توافر الخردة فحسب، بل سيكون مدفوعًا أيضًا بسياسة الاقتصاد الدائري للاتحاد الأوروبي. وتماشياً مع الاتجاه نحو انخفاض حصة الإنتاج الأولي في الاتحاد الأوروبي، فقد يتم تحويل العديد من مواقع صناعة الصلب الأولية الأوروبية إلى صناعة الصلب الثانوية، أو قد يتم فتح مصانع صغيرة جديدة، وقد يتم إغلاق المصانع المتكاملة. ومع ذلك، من المتوقع أن تظل صناعة الصلب الأولية مسؤولة عن حوالي 60 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون في عام 2050، على افتراض استخدام تقنيات الإنتاج الحالية. علاوة على ذلك، فإن الانبعاثات المباشرة من الفولاذ الثانوي ستصل إلى 7 ملايين طن في ظل الممارسة الحالية. وهذا يسلط الضوء على الحاجة إلى تطوير طرق جديدة ومبتكرة لإنتاج الفولاذ الذي من شأنه أن يقلل من كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة. تشكل صناعة الصلب عنصراً حيوياً في الاقتصاد الأوروبي، ومن الضروري ضمان استدامتها. يعد التحرك نحو صناعة الصلب الثانوية خطوة في الاتجاه الصحيح، لكنه ليس الحل الوحيد. ولا بد من بذل جهود متضافرة للاستثمار في البحث والتطوير لخلق تقنيات جديدة من شأنها أن تساعد في تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة أثناء إنتاج الصلب. بالإضافة إلى ذلك، من المهم تشجيع استخدام الفولاذ المعاد تدويره وتشجيع المستهلكين على اتخاذ خيارات صديقة للبيئة.

ويجري حاليا النظر في الطرق المتوقعة لصناعة الصلب

تتطلب عملية صناعة الصلب اتباع نهج شامل لإزالة الكربنة، والذي يتضمن تنفيذ استراتيجيات مختلفة مثل كفاءة المواد، وإزالة المواد، وإعادة التدوير إلى الحد الأقصى. إن إمكانات إنتاج واستخدام الفولاذ بكفاءة المواد هائلة ولا تزال غير مستغلة إلى حد كبير. ومع ذلك، فإن الطلب العالمي المتزايد على الصلب يستلزم الإنتاج الأولي لتلبية الاحتياجات المجتمعية المتزايدة. يعد الفرن العالي مصدر الانبعاثات الأكثر أهمية في سلسلة قيمة الفولاذ، كما أن مكاسب الكفاءة الإضافية محدودة في هذا المجال. ولتحقيق صافي انبعاثات صفرية، يجب على صناعة الصلب أن تتبنى عمليات إنتاج منخفضة أو معدومة الانبعاثات لتحل محل عمليات الإنتاج الأولية الحالية، أي طريق الفرن العالي. وسيتطلب تنفيذ هذه الأساليب استثمارات كبيرة وابتكارًا وتعاونًا عبر سلسلة قيمة الصلب. يجب أن نعمل معًا لتطوير حلول إنتاج الصلب المستدامة التي تحمي بيئتنا وتلبي احتياجات المجتمع.

ويبين الجدول 1 كثافة الانبعاثات الناجمة عن أساليب صناعة الصلب المتنوعة. تم حذف الانبعاثات غير المباشرة وتم تعيين قيمة صفر لحقيبة انبعاثات الخردة، كما هو موضح في القسم 3. وحدة القياس المستخدمة هي كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون/طن من الفولاذ.

يعرض الجدول 1 قائمة شاملة بمستويات الانبعاثات المرتبطة بعمليات إنتاج الفولاذ المختلفة كما هو موثق في الأدبيات. للحفاظ على الفرن العالي، من الضروري تركيب تقنية احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) للتخلص من انبعاثات الغازات الدفيئة. بالإضافة إلى ذلك، يجب استبدال جزء من حقن الفحم بالكربون الحيوي، الذي له بصمة كربونية صافية صفر، للحفاظ على تشغيل الفرن العالي (BF CCS/CCU; BF Bio, BF BioCCS ) . من الممكن نظريًا تحقيق انبعاثات صفرية باستخدام الفرن العالي عن طريق استبدال ما يصل إلى 40% من استخدام الفحم بالكتلة الحيوية واستكمالها بتقنية احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه على المصادر الرئيسية. إن التخفيض المباشر بالغاز الطبيعي (NG-DR) إلى جانب فرن القوس الكهربائي (EAF) له بصمة كربونية أقل بكثير من الأفران العالية الحالية. يوفر استخدام الهيدروجين المتجدد (H-DR) في محطات الاختزال المباشر بديلاً خاليًا من الانبعاثات. تأتي الانبعاثات المتبقية الوحيدة في القوات المسلحة المصرية من استهلاك قطب الجرافيت واستخدام الغاز الطبيعي واستخدام الجير. ويتطلب التخفيف من هذه الانبعاثات البحث في مواد جديدة للأقطاب الكهربائية ورغوة الخبث، ولكن التحدي الإبداعي أصغر بكثير من التحدي الذي يواجه صناعة الصلب الأولية.

يعد إنتاج الفولاذ الثانوي من الخردة في فرن القوات المسلحة أقل كثافة من الكربون إذا تم استبعاد الانبعاثات غير المباشرة من الكهرباء، ويتم استبدال الغاز الطبيعي بمصادر الحرارة المتجددة. يمكن أيضًا استخدام الاستخلاص الكهربائي، الذي يسمح بإنتاج الحديد مباشرة في عملية التحليل الكهربائي، لإنتاج الصلب عند دمجه مع فرن القوس الكهربائي. على الرغم من أن الربح الكهربائي يستخدم الكهرباء، إلا أنه لم يتم اختباره بعد على نطاق كامل وفي نظام إنتاج متكامل. حاليًا، يتم تشغيل مصنع تجريبي في أوروبا، كما دخل مشروع آخر في الولايات المتحدة مرحلة العرض التجريبي. يوضح الشكل 1 المسارات المختلفة التي يمكن أن تؤدي من طريق الفرن العالي إلى عمليات صناعة الصلب ذات الانبعاثات المنخفضة.

يمكن أن يكون الانتقال من الإنتاج الحالي إلى صناعة الصلب الخالي من الوقود الأحفوري تدريجيًا وقد لا يتطلب تغييرًا كبيرًا واحدًا. يمكن إدخال تقنيات التجسير مثل التحول إلى أفران القوس أو الاختزال المباشر للغاز الطبيعي، أو بدلاً من ذلك CCU، أو إعادة تدوير الغاز العلوي، أو حقن الكتلة الحيوية في الفرن العالي، لتسهيل عملية الانتقال. يمكن أن يكون التغيير في الإنتاج من الفرن العالي إلى مطحنة EAF أو استكمال الفرن العالي باستخدام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه هو الخطوات الأولى التي يتم اتخاذها نحو التغيير إلى صناعة الصلب الخالي من الأحافير. ويصبح نطاق العمليات المنخفضة الانبعاثات أضيق بمجرد الاستثمار في تكنولوجيا التجسير، لأنه يخلق بعض التبعية للمسار ويجعل بعض البدائل اللاحقة أكثر ملاءمة من غيرها. لذلك، من المرجح أن تحدد خطوة الاستثمار الأولية ما إذا كان الفرن العالي سيبقى أم سيختفي. في حالة صناعة الصلب الخردة، يتمتع المشغلون بمرونة أكبر حيث يمكنهم الجمع بين العديد من عمليات صناعة الحديد مع أفران القوس الكهربائي.

الشكل 1: المسارات التقنية لخفض الانبعاثات في صناعة الصلب الأولية. المختصرات: BF: الفرن العالي؛ EAF: فرن القوس الكهربائي؛ NG-DR: الاختزال المباشر للغاز الطبيعي؛ CCU: احتجاز الكربون واستخدامه؛ احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه: احتجاز الكربون وتخزينه؛ الحيوية: استخدام الكتلة الحيوية؛ HBI: الحديد المقولب على الساخن؛ H-DR: الاختزال المباشر للهيدروجين.

قد يشكل الاستثمار في منشأة احتجاز الكربون تحديًا إذا كان الموقع ينوي إعادة التوجيه بعيدًا عن الفرن العالي في المستقبل. ويرجع ذلك إلى وجود تكاليف غارقة، والبنية التحتية، والخبرة المتراكمة في هذه العملية. ونتيجة لذلك، من المرجح أن يستمر مثل هذا الموقع في احتجاز الكربون وتخزينه واستخدام الكتلة الحيوية. ولذلك، ينبغي اتخاذ قرار الاستثمار في منشأة لاحتجاز الكربون بعد دراسة متأنية للآثار طويلة المدى التي قد تترتب على عمليات الموقع.

يعد الفولاذ، عند النظر إليه من خلال عدسة شاملة لدورة حياته، موضوعًا ذا أهمية كبيرة

يمكن استخدام أدوات مختلفة لتقييم دورة الحياة (LCA) لتقييم البصمة الكربونية لإنتاج الصلب. يشير جرد دورة الحياة (LCI) إلى تجميع البيانات المتعلقة بالانبعاثات المتعلقة بمصدرها ويعمل كأساس لجرد دورة الحياة. قامت الرابطة العالمية للصلب بتجميع قاعدة بيانات LCI لمختلف منتجات الصلب. يتضمن LCA تفسير بيانات LCI على المستوى النظامي ويستلزم اتخاذ العديد من القرارات بشأن حدود النظام وتخصيص الانبعاثات لأجزاء مختلفة من النظام. لذلك، قد تؤدي تفسيرات نفس بيانات LCI إلى تقييمات LCA مختلفة إلى حد كبير. في العقدين الماضيين، ظهرت مدرستان فكريتان رئيسيتان في دورة الحياة LCA: دورة الحياة المنسوبة أو التبعية. يمكن تشبيه LCA المنسوب بأداة مسك الدفاتر حيث يتم تعيين الانبعاثات الفعلية من سلسلة قيمة محددة لمنتجات المستخدم النهائي. من ناحية أخرى، يفسر LCA التبعي نتائج التغيير في سلسلة القيمة أو ظهور سلسلة قيمة جديدة. تعد أداة Consequential LCA أداة تطلعية مناسبة بشكل أفضل لأغراض اتخاذ القرار الاستراتيجي، مثل مقارنة الاستثمارات المستقبلية.

في الفقرات التالية، سوف نتعمق في ثلاث قضايا منهجية تنشأ عند تحديد البصمة الكربونية للطرق البديلة لصناعة الصلب التي تمت مراجعتها في القسم 2: الانبعاثات غير المباشرة الناتجة عن استخدام الكهرباء، وحقيبة الانبعاثات للخردة عند نهاية العمر، وكيفية حسابها الانبعاثات المجسدة لثاني أكسيد الكربون المستخدمة كمادة وسيطة للصناعة الكيميائية عبر وحدة التحكم المركزية. بالإضافة إلى ذلك، سنقوم بتحليل مدى ملاءمة هذه الأساليب فيما يتعلق بتحفيز نظام فولاذي خالي من الكربون وأكثر دائرية.

تتعلق القضية المنهجية الأولى بالانبعاثات غير المباشرة الناتجة عن استخدام الكهرباء. وهي الانبعاثات التي تحدث خارج الحدود الفعلية لمصنع الصلب، مثل تلك الناتجة عن توليد الكهرباء. تعد صناعة الصلب مستهلكًا كبيرًا للكهرباء، وعلى هذا النحو، يمكن أن تمثل الانبعاثات غير المباشرة جزءًا كبيرًا من البصمة الكربونية لصناعة الصلب. ولذلك فمن الضروري حساب هذه الانبعاثات غير المباشرة بدقة.

وتتعلق المسألة المنهجية الثانية بحقيبة الانبعاثات الخاصة بالخردة التي انتهى عمرها الافتراضي. يشير هذا إلى الانبعاثات الناتجة عن إنتاج الفولاذ باستخدام الخردة المعدنية. غالبًا ما يُعتبر إنتاج الفولاذ باستخدام الخردة المعدنية بديلاً أكثر استدامة لاستخدام خام الحديد البكر. ومع ذلك، فإن انبعاثات الخردة التي انتهت صلاحيتها يمكن أن تكون كبيرة، ومن الضروري أخذ هذه الانبعاثات في الاعتبار عند تقييم البصمة الكربونية لإنتاج الصلب.

أما المسألة المنهجية الثالثة فهي كيفية حساب الانبعاثات المجسدة لثاني أكسيد الكربون المستخدمة كمادة وسيطة للصناعة الكيميائية عبر وحدة التحكم المركزية. إن احتجاز الكربون واستخدامه (CCU) عبارة عن تقنية تلتقط انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن العمليات الصناعية وتستخدمها كمادة أولية لإنتاج المواد الكيميائية أو الوقود. تتمتع وحدة CCU بالقدرة على تقليل الانبعاثات الناتجة عن صناعة الصلب بشكل كبير. ومع ذلك، من الضروري حساب الانبعاثات المتجسدة لثاني أكسيد الكربون المستخدم كمواد وسيطة للصناعة الكيميائية عبر وحدة التحكم المركزية بدقة.

يتطلب تحفيز نظام فولاذي خالي من الكربون وأكثر دائرية فهمًا شاملاً للبصمة الكربونية لإنتاج الصلب. تعد الانبعاثات غير المباشرة الناتجة عن استخدام الكهرباء، وحقيبة انبعاثات الخردة المنتهية الصلاحية، والانبعاثات المجسدة لثاني أكسيد الكربون المستخدمة كمواد خام للصناعة الكيميائية عبر وحدة التحكم المركزية، كلها عوامل حاسمة يجب أخذها في الاعتبار عند تقييم البصمة الكربونية لإنتاج الصلب. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاختيار بين نهج LCA الإسنادي والتبعي يمكن أن يؤثر بشكل كبير على نتائج التقييم. لذلك، من الضروري استخدام نهج LCA المناسب ومراعاة جميع القضايا المنهجية ذات الصلة لتحفيز نظام فولاذي خالي من الكربون وأكثر دائرية.

وتشكل الانبعاثات غير المباشرة الناجمة عن استهلاك الكهرباء مصدر قلق كبير

تقييم دورة الحياة الإسناد (LCA) هو منهجية تستخدم لتقييم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) من الكهرباء، بناءً على الانبعاثات الفعلية في وقت التحليل. تمارس الجمعية العالمية للصلب هذه المنهجية من خلال حساب الانبعاثات الناتجة عن استخدام الكهرباء، وذلك باستخدام عامل انبعاث الشبكة داخل المنطقة أو البلد المعني. وبالتالي، فإن موقع المصنع يلعب دورا حيويا في هذا التحليل. على سبيل المثال، كان عامل الشبكة 296 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلووات في الساعة بالنسبة للاتحاد الأوروبي بأكمله، لكنه يختلف بشكل كبير بين الدول الأعضاء. وحتى الآن، أصبح عامل الشبكة في بولندا أكثر من ضعف المتوسط في الاتحاد الأوروبي، في حين اقترب عامل الشبكة في السويد من الصفر.

من المهم ملاحظة أنه عند تحليل التغيير، فإن استخدام LCA الإحالة لن يوفر سوى عرضًا ثابتًا. من ناحية أخرى، عند تقييم التأثير البيئي لمنتج أو عملية ما، يمكن أن يكون تقييم دورة الحياة المنسوب مفيدًا جدًا. تعتبر هذه المنهجية مفيدة بشكل خاص عند مقارنة منتجين أو عمليتين يؤديان نفس الوظيفة ويتم إنتاجهما في مواقع مختلفة. من خلال حساب عوامل الشبكة الخاصة بالموقع في LCA، يمكن أن يوفر التحليل تمثيلاً أكثر دقة للتأثير البيئي للمنتج أو العملية.

علاوة على ذلك، يمكن أن يساعد استخدام تقييم دورة الحياة المنسوب أيضًا في تحديد المجالات التي يمكن إجراء تحسينات فيها لتقليل التأثير البيئي لمنتج أو عملية. على سبيل المثال، إذا كانت الشركة تفكر في بناء مصنع تصنيع جديد، فيمكنها استخدام LCA المنسوب لتقييم التأثير البيئي للمصنع في مواقع مختلفة. ومن خلال مقارنة التأثير البيئي للمحطة في مواقع مختلفة، يمكن للشركة اختيار الموقع الذي له أقل تأثير على البيئة.

يوفر تقييم دورة الحياة التبعية (LCA) طريقتين أساسيتين لتحليل نظام الكهرباء المتغير، وهما نهج الإنتاج الهامشي قصير الأجل، ونهج الإنتاج الهامشي طويل الأجل. الفرق بين هاتين الطريقتين كبير. يمثل التأثير الهامشي قصير المدى التغيير الفوري في النظام، حيث تعتمد الاستجابة للحمل المتزايد على الهامش مع إمدادات الكهرباء القابلة للتوزيع لمنشآت الطاقة ذات النفقات التشغيلية المرتفعة (OPEX) والنفقات الرأسمالية المتوسطة (CAPEX). إن إنتاج الكهرباء الهامشي قصير المدى ليس مفيدًا عند تحليل الاتجاهات طويلة المدى حيث نفترض أن الزيادة في الطلب على الكهرباء ستؤثر على النظام، مما يستدعي المزيد من الاستثمارات، وأن نظام الكهرباء بحد ذاته يتغير بسبب عوامل أخرى مثل مثل نظام تداول الانبعاثات في الاتحاد الأوروبي (ETS) وسياسات الاتحاد الأوروبي المتعلقة بالمناخ والطاقة.

الطريقة التي تم بها تصميم نظام سوق الكهرباء، والطريقة التي تعمل بها الشبكة اليوم، يعتمد إنتاج الكهرباء الهامشي قصير المدى بشكل حصري تقريبًا إما على الفحم أو الغاز الطبيعي مع عوامل انبعاث عالية نسبيًا. وتفترض النظرة الهامشية قصيرة المدى أن النظام الكهربائي لا يتغير، ولكن زيادة الكهرباء هي مجرد تكيف تشغيلي للحفاظ على توازن النظام. وفي الوقت الحالي، تهيمن مصادر الطاقة المتجددة مثل مصادر طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية على الاستثمارات الجديدة في إنتاج الكهرباء في الاتحاد الأوروبي. ومن خلال إلقاء نظرة على القدرة المضافة خلال السنوات الماضية، يمكن للمرء أن يحصل على لمحة عن التأثيرات الديناميكية لزيادة الطلب على الكهرباء.

علاوة على ذلك، ومع الأخذ في الاعتبار أهداف السياسة المناخية والانخفاض السريع في تكلفة مصادر الطاقة المتجددة مقابل محطات الطاقة الحرارية واسعة النطاق (مع أو بدون احتجاز الكربون وتخزينه (CCS))، سيصبح نظام الكهرباء متجددًا بشكل متزايد و في نهاية المطاف إلى إزالة الكربون بحلول عام 2050، على أبعد تقدير. يشير هذا إلى أن نهج الإنتاج الهامشي الديناميكي طويل المدى أكثر ملاءمة عند تحليل الانبعاثات الناتجة عن إنتاج الكهرباء في صناعة الصلب. ويفترض هذا النهج بعد ذلك أن جميع الاستثمارات الجديدة في مجال الكهرباء ستكون متجددة.

علاوة على ذلك، يفترض النهج الهامشي قصير الأجل أن نظام الكهرباء يعمل ضمن قدرة ثابتة، بحيث تتم تلبية الزيادة في الطلب على الكهرباء من خلال زيادة إنتاج محطات الطاقة القائمة. لكن في الواقع، يخضع نظام الكهرباء لتغييرات كبيرة في قدرته، مثل إضافة محطات توليد جديدة، وإيقاف المحطات القديمة، وتعديل المحطات القائمة. يأخذ النهج الهامشي طويل الأجل في الاعتبار التغيرات الديناميكية في قدرة نظام الكهرباء، حيث تحل الاستثمارات الجديدة في محطات الطاقة المتجددة محل محطات الطاقة القديمة المعتمدة على الوقود الأحفوري.

ولذلك، فإن النهج الهامشي طويل الأجل أكثر ملاءمة لتحليل الانبعاثات الناتجة عن صناعة الصلب، حيث يأخذ في الاعتبار التغيرات في قدرة نظام الكهرباء مع مرور الوقت. ويمكن استخدام النهج الهامشي طويل الأجل لنمذجة مزيج توليد الكهرباء، مع مراعاة الاستثمارات المتوقعة في مصادر الطاقة المتجددة. يمكن أن يساعد هذا النهج في تقدير كثافة انبعاثات الكهرباء المستهلكة في صناعة الصلب، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتطوير استراتيجيات للحد من الانبعاثات.

الانبعاثات الناتجة عن الفولاذ المُعاد تدويره وميزة وحدة التحكم المركزية

بالنسبة للخردة المعدنية في نهاية العمر (EoL)، فإن مصدر القلق الرئيسي هو ما إذا كان ينبغي أن تحمل “حقيبة ظهر للانبعاثات” من دورات الحياة السابقة أم لا. في تقييم دورة الحياة الإسناد (LCA)، يتم حساب الانبعاثات المضمنة في الفولاذ المعاد تدويره باستخدام إما “نهج المحتوى المعاد تدويره” (أو القطع، 100-0) أو “نهج العبء المتجنب” (أو EoL، 0-100). يخصص نهج المحتوى المعاد تدويره جميع الانبعاثات لعملية صناعة الصلب الأولية (وبالتالي “100-0”)، بينما في نهج العبء المتجنب، تتحمل الخردة المعاد تدويرها جزءًا أو العبء بالكامل من دورات الحياة السابقة. تختلف المشاركة الدقيقة وكيفية تحديد البصمة لنظام المنتج وفقًا للطريقة المستخدمة. تعتمد طريقة “الخردة الصافية” التي تتبعها الجمعية العالمية للصلب على نهج تجنب العبء. في هذه الطريقة، يعتمد حجم العبء على ما إذا كانت المنتجات تزيد أو تقلل من مجمع الخردة في المجتمع. إذا ظلت العوامل الخارجية ثابتة، فإن اتخاذ منظور تبعي لمنهج صافي الخردة يوضح أن هذا الأسلوب يشجع المنتجات التي “تنتج” (أي توفر) خردة أكثر مما يستخدم في إنتاجها. ونتيجة لذلك، فإن نهج صافي الخردة غير مناسب لتحفيز الاستخدام المتزايد للمحتوى المعاد تدويره في المنتجات، أو على الأقل إلى حد معين فقط. يشجع نهج المحتوى المعاد تدويره على زيادة استخدام المحتوى المعاد تدويره في منتجات الصلب، وهو ما يتماشى أكثر مع أهداف الاقتصاد الدائري والعقبات التي تحول دون زيادة استخدام الصلب الثانوي. ومع ذلك، لا يوجد تخصيص أمثل هنا، ويعتمد نهج المحتوى المعاد تدويره على سياسات تكميلية لتحسين توافر الخردة، مثل ضمان جودة الخردة الجيدة واقتصادها.

وفي صناعة الصلب، تمثل الكمية الكبيرة من ثاني أكسيد الكربون المتولدة تيارًا رئيسيًا للنفايات. وبدلاً من تجنب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الهواء بشكل كامل، يمكن احتجازه واستخدامه كمادة أولية لمزيد من المعالجة وتحويله إلى مواد كيميائية، ليحل محل المواد الأولية الأحفورية. تتعاون صناعات الصلب والمواد الكيميائية في العديد من مشاريع الابتكار المعنية في الاتحاد الأوروبي، مثل Carbon2Chem، وSteelanol، وFresMe، وCarbon4PUR، وغيرها. في تقييم دورة الحياة التبعية من منظور طويل الأجل، يعد فهم التغييرات في الأنظمة المحيطة أمرًا بالغ الأهمية وله آثار عديدة على كيفية تخصيص الانبعاثات بشكل أفضل للمنتجات الثانوية والنفايات في نهاية العمر . عند التحول إلى اقتصاد منخفض الكربون، سيكون للصلب العديد من المنتجات الثانوية ذات الصلة التي يجب أخذها في الاعتبار، ولكن فائدتها/قيمتها ستتغير بسبب سياسة المناخ مع مرور الوقت. وباتباع هذا المنطق، فإن قيمة استخدام نفايات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن الأفران العالية لاستبدال المواد الأولية الأحفورية ستنخفض بالنسبة لصناعة المواد الكيميائية، حيث ستواجه هذه الصناعة ضغوطًا متزايدة لاستخدام المواد الأولية غير الأحفورية في المستقبل. وينطبق الشيء نفسه على الحرارة المهدرة إذا كان المصدر عبارة عن عملية تعمل بالوقود الأحفوري أو الوقود غير المحتوي على احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه.

تمت صياغة أداة لاتخاذ القرار الاستراتيجي لتسهيل عملية إزالة الكربون من الفولاذ

في هذا القسم بالذات، نقدم منهجية يمكن استخدامها لتحديد مسارات إنتاج الصلب التي تتوافق مع الأهداف المناخية المحددة على المدى الطويل. منهجيتنا واضحة ومباشرة وتعتمد على كثافة الكربون في طرق إنتاج الصلب المختلفة بالإضافة إلى مسار الانبعاثات الذي يتوافق مع هدف تحقيق صافي انبعاثات صِفر بحلول عام 2050. وينبغي للمرء أن يضع في اعتباره أن صناعة الصلب تتميز بفترة طويلة من الزمن. دورات الاستثمار التي تستمر حوالي 15 إلى 20 سنة بين فرص إعادة البناء الكبرى. إن هذا الافتقار إلى المرونة في إنتاج الصلب يجعل من الضروري النظر بعناية في توقيت الاستثمارات الكبيرة، حيث يمكن أن يكون لذلك تأثير كبير على إزالة الكربون من صناعة الصلب.

ومن الأهمية بمكان أن نختار الخيارات الصحيحة، لأن تأييد الخيارات الخاطئة من الممكن أن يؤدي إلى استثمارات كثيفة الكربون لمدة تتراوح بين 15 إلى 20 عاما، مع احتمال إغلاق المواقع قبل الأوان. وذلك لأنهم قد لا يكونون قادرين على تلبية المتطلبات المناخية المستقبلية وقد يواجهون تكاليف كربون عالية أو حتى يفقدون ترخيصهم الاجتماعي للعمل. وكما أوضحنا في القسم السابق، فإن حساب البصمة الكربونية الناتجة عن الكهرباء، واستخدام الخردة، واستخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة وسيطة يمكن إنجازه بطرق مختلفة من منظور دورة الحياة.

ولأغراض هذه الورقة، نعتمد منظور LCA التبعي، والذي يفترض أن الأنظمة المحيطة ستعمل على إزالة الكربون وزيادة إعادة التدوير وكفاءة المواد بشكل كبير. وبهذه الطريقة، فإننا نعتبر الكهرباء مصدرًا متجددًا، والخردة باعتبارها لا تحمل حقيبة ظهر من الدورات السابقة، كما أن فوائد استخدام ثاني أكسيد الكربون الأحفوري كمادة خام تتضاءل بمرور الوقت. في الشكل 2، نعرض مسار الانبعاثات للبصمة الكربونية لإنتاج الصلب الذي يتماشى مع هدف صافي الصفر الذي اقترحته المفوضية الأوروبية. نقطة البداية لهذا المسار في عام 2020 هي المستوى المعياري الحالي لمعايير الاتحاد الأوروبي لمقايضة حقوق الاستخدام، والذي يعكس بيانات LCI للمنشآت الأفضل أداءً لصناعة الصلب الأولية في الاتحاد الأوروبي.

ومن نقطة البداية هذه، تتناقص العتبة بطريقة خطية حتى تصل إلى الصفر في عام 2050. إن إنتاج الصلب الذي تخلف بصمة كربونية أقل من الحد المسموح به في سنة معينة يتماشى مع الأهداف المناخية، كما تمثلها المنطقة الرمادية. من المهم أن نلاحظ أن الطريق إلى إزالة الكربنة في صناعة الصلب سيكون معقدًا ومتعدد الأوجه. وعلى هذا النحو، فإن المنهجية التي اقترحناها في هذا القسم تمثل نهجًا واحدًا فقط لتحديد مسارات إنتاج الصلب التي تتوافق مع الأهداف المناخية طويلة المدى. ومع ذلك، نعتقد أن منهجيتنا يمكن أن توفر نقطة انطلاق مفيدة لمزيد من البحث والمناقشة حول هذا الموضوع. وفي نهاية المطاف، سوف يتطلب تحقيق الأهداف المناخية لصناعة الصلب التعاون والتعاون بين مختلف أصحاب المصلحة، بما في ذلك الحكومات والصناعة والمجتمع المدني. ومن خلال العمل معًا، يمكننا ضمان أن تلعب صناعة الصلب دورها في تحقيق مستقبل مستدام ومزدهر للجميع.

يوضح الشكل 2 إسقاطًا خطيًا للانبعاثات المتعلقة بصناعة الصلب الأولية في الاتحاد الأوروبي 28. وقد تم توضيح شدة الانبعاثات المرتبطة بطرق الإنتاج المختلفة بالخطوط الأفقية، كما هو موضح في الجدول 1.

وفقًا لتحليلنا، فإن استخدام التخفيض المباشر للغاز الطبيعي يمكن أن يؤدي إلى انخفاض كبير في الانبعاثات حتى عام 2032. وبالمثل، يمكن أن يكون الفرن العالي المزود بتقنية احتجاز وتخزين الكربون وتوفير 60% خيارًا قابلاً للتطبيق حتى عام 2038. ونتيجة لذلك، فإن إنتاج وقد لا يكون الفولاذ من خلال هذه الأساليب مؤهلاً للحصول على الدعم العام بعد عامي 2032 و2038 على التوالي. ومن الجدير بالذكر أن الاستثمار في BF CCS مقيد للغاية بسبب دورات الاستثمار الطويلة المعنية. على سبيل المثال، إذا افترضنا عمرًا قدره 15 عامًا لـ BF/CCS، فإن نافذة الاستثمار لهذا الخيار ستغلق في عام 2023. لذلك، من الضروري النظر في الآثار طويلة المدى لقرارات الاستثمار في صناعة الصلب.

الشكل 3: عن طريق إدخال الهيدروجين عن طريق التخفيض المباشر أو الكتلة الحيوية من خلال الفرن العالي، يمكن تغيير مسارات انبعاثات الانحناء. علاوة على ذلك، فقد تبين أن مزايا CCU تتضاءل بمرور الوقت.

إن كثافة الانبعاثات الصادرة عن استثمار جديد ليست بالضرورة ثابتة طوال فترة حياته. وكما هو موضح في الشكل 3، يمكن تعزيز مسارات الإنتاج الحالية تدريجياً لتظل متماشية مع مسار الانبعاثات المتناقص. إن إدخال الهيدروجين المتجدد أو الوقود الحيوي يمكن أن يؤدي إلى ثني مسار الانبعاثات نحو الأسفل. وفي عملية الاختزال المباشر، يمكن أن يحل مزج الهيدروجين محل الغاز الطبيعي، كما رأينا في مشروع SALCOS. وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام نسبة أعلى من الخردة في الأفران الكهربائية لتقليل الانبعاثات لكل طن من الفولاذ. وثمة خيار آخر هو حقن ما يصل إلى 40٪ من الكتلة الحيوية في الفرن العالي، ولكن هذا سيتطلب كمية كبيرة من الطاقة الحيوية من مصادر مستدامة. ويمكن أيضًا استبدال الغاز الطبيعي تدريجيًا بالهيدروجين المتجدد أو الميثان الحيوي.

عندما يتعلق الأمر باحتجاز الكربون واستخدامه (CCU) في الفرن العالي، يوضح تحليلنا اتجاهًا معاكسًا على المدى الطويل، كما هو موضح في الشكل 3. في البداية، يمكن للغازات المنبعثة أن تحل محل المواد الخام الأحفورية الخام في قطاع المواد الكيميائية ويكون لها تأثير. تأثير إيجابي على المناخ. ومع ذلك، سيواجه قطاع المواد الكيميائية في نهاية المطاف ضغوطًا متزايدة لتحقيق الأهداف المناخية ولن يتمكن بعد الآن من الاعتماد على المواد الأولية الأحفورية المعاد تدويرها من إنتاج الصلب. وبدلاً من ذلك، ستكون هناك حاجة إلى مواد خام أنظف بطبيعتها مثل الكتلة الحيوية أو الهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون الحيوي.

يبدأ تحليلنا من مستويات الانبعاثات الخاصة بمعايير الاتحاد الأوروبي لمعايير الاتحاد الأوروبي الخاصة بالمعادن الساخنة، والتي ترتبط بصناعة الصلب الأولية. وهذا يعني أننا نعتبر الفولاذ المصنوع من الخردة في فرن EAF أخضرًا حتى عام 2049. ويدعم ذلك الأهمية المتزايدة لطريق الإنتاج الثانوي في أوروبا، كما تم توضيحه في العديد من السيناريوهات. ومع ذلك، فإن إعادة التدوير بدون انبعاثات بما يتوافق مع اتفاقية باريس في عام 2050 سوف يستلزم في النهاية حلولًا تقنية للانبعاثات الناجمة عن استهلاك قطب كهربائي EAF وتكليس الجير، مع التحول إلى الوقود الحيوي أو الكهرباء.

الاستثمار في الفولاذ المقاوم للمناخ

يتطلب تحقيق الأهداف المناخية بشكل فعال النظر في الطريق إلى الصفر من الانبعاثات خلال مرحلة التخطيط لمشاريع إزالة الكربون. ويشكل الفشل في القيام بذلك خطر الاستثمار في الطرق المسدودة التكنولوجية واحتجاز الكربون. يجب على مطوري المشاريع إعطاء الأولوية لدمج منطق الانبعاثات الصفرية في خطط المشروع من البداية. أولاً، يجب أن تظل الاستثمارات أقل من المسار المقترح طوال عمرها الافتراضي. ثانياً، ينبغي أن يكون من الممكن زيادة الطموح بعد انتهاء عمر مشروع إزالة الكربون. ويمكن أن يكون الدعم العام لمثل هذه المشاريع مشروطا بهذه المتطلبات، ويمكن إدراج “اختبار الإجهاد” في عملية تقديم طلبات المنح لضمان التوافق مع الأهداف المناخية. ويمكن أن يعتمد هذا الاختبار على التواصل الشفاف حول إمكانات التخفيف لمختلف المشاريع، مما يسمح بإجراء مقارنات بين المتنافسين.

إن المنطق الموضح في هذه الورقة مفيد لصناع القرار في الصناعة عند تخطيط وتقييم المشاريع الاستثمارية. يشير مسار الانبعاثات في الشكلين 2 و3 إلى أن استمرار العمل كالمعتاد، مثل إعادة تبطين الفرن العالي فقط، يعرض الاستثمارات لخطر الإغلاق قبل الأوان لعدم تحقيق الأهداف المناخية. يجب على صانعي الصلب أن يأخذوا في الاعتبار حدود الانبعاثات الموضحة هنا في مشاريعهم الاستثمارية، مما يحد من مساحة اتخاذ القرار الخاصة بهم بشكل فعال. إن إزالة الكربون من القطاع في غضون 30 عامًا يجعل المشاريع غير الطموحة وغير المرنة غير ذات صلة.

إن مشاريع احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه التي تعمل على خفض الانبعاثات بنسبة 50% مقارنة بمعايير خدمات الاختبارات التربوية لا تتماشى مع الأهداف المناخية، ما لم يتم استبدال الفحم جزئيا بالكتلة الحيوية. وينطبق الشيء نفسه على مشاريع الغاز الطبيعي، التي ينبغي أن تتضمن أحكاما لمزج حصص متزايدة من الهيدروجين المتجدد أو الخردة. إن التحول من صناعة الصلب الأولية إلى صناعة الصلب الثانوية من شأنه أن يقلل بشكل كبير من تأثير المصنع على المناخ. على الرغم من أن إمكانية هذا التحول محدودة، إلا أن الزيادة في صناعة الصلب الثانوية في المستقبل تشير إلى أنه يمكن أن يكون مسارًا صالحًا لبعض الشركات.

وينبغي للمستثمرين أن يأخذوا في الاعتبار التوصيات المقترحة لتحقيق الأهداف المناخية، لأنها ستضمن أن تكون الاستثمارات مستدامة وقابلة للصمود في المستقبل. يتطلب الطريق إلى إزالة الكربون اتباع نهج شامل يأخذ في الاعتبار حدود الانبعاثات أثناء مرحلة التخطيط للمشاريع. وسيضمن اختبار التحمل في طلبات المنح أن المشاريع تتوافق مع الأهداف المناخية ولا تستثمر في تقنيات مسدودة.

وسيضمن المسار المقترح لعمر الاستثمارات أن تكون الاستثمارات أقل من الحد الأقصى للانبعاثات وألا تساهم في احتجاز الكربون. إن القدرة على زيادة الطموح بعد انتهاء عمر مشروع إزالة الكربون سوف تضمن بقاء المشاريع ذات صلة وتساهم في تحقيق الأهداف المناخية. وينبغي أن يكون الدعم العام للمشاريع مشروطا بهذه المتطلبات لتعزيز الاستثمار المستدام.

ولابد من توضيح إمكانات التخفيف التي تتمتع بها المشاريع المختلفة بشفافية للسماح بإجراء مقارنات بين المتنافسين، وهو ما يضمن اختيار أفضل المشاريع لتحقيق الأهداف المناخية. سيكون المنطق الموضح في هذه الورقة ذا قيمة لصناع القرار في الصناعة أثناء قيامهم بتخطيط وتقييم المشاريع الاستثمارية.

يجب على الشركات أن تأخذ في الاعتبار حدود الانبعاثات الموضحة في الشكلين 2 و3 عند الاستثمار في مشاريع إزالة الكربون. وستضمن الحدود أن تكون الاستثمارات مستدامة ومستدامة وتساهم في تحقيق الأهداف المناخية. إن إزالة الكربون من القطاع في غضون 30 عامًا يجعل المشاريع غير الطموحة وغير المرنة غير ذات صلة.

وينبغي لمشاريع احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه التي تهدف إلى خفض الانبعاثات بنسبة 50% مقارنة بمعيار “خدمات الاختبارات التربوية” أن تحل جزئياً محل الفحم بالكتلة الحيوية لتتوافق مع الأهداف المناخية. وعلى نحو مماثل، ينبغي أن تتضمن مشاريع الغاز الطبيعي التي تعمل بتقنية الاختزال المباشر (DRI) أحكاماً لمزج حصص متزايدة من الهيدروجين المتجدد أو الخردة. إن التحول من صناعة الصلب الأولية إلى صناعة الصلب الثانوية من شأنه أن يقلل بشكل كبير من تأثير المصنع على المناخ، مما يوفر مسارًا قابلاً للتطبيق لبعض الشركات.

وينبغي للمستثمرين وصناع القرار وأصحاب المصلحة إعطاء الأولوية للطريق إلى الصفر من الانبعاثات لتحقيق الأهداف المناخية. ويتطلب الأمر اتباع نهج شامل يأخذ في الاعتبار حدود الانبعاثات أثناء مرحلة التخطيط للمشاريع. ومن شأن اختبار التحمل في طلبات المنح أن يضمن توافق المشاريع مع الأهداف المناخية وتجنب الاستثمار في تقنيات مسدودة. إن المسار المقترح لعمر الاستثمارات والقدرة على زيادة الطموح بعد نهاية عمر مشروع إزالة الكربون سيضمن أن المشاريع مقاومة للمستقبل وتساهم في تحقيق الأهداف المناخية.

سحب الطلب على الفولاذ الأخضر

إن الإزالة السريعة للكربونات اللازمة لمكافحة تغير المناخ تتطلب الدعم العام من خلال التدخلات السياسية القائمة على زيادة العرض وجذب الطلب. وفي حين قطع الاتحاد الأوروبي خطوات كبيرة في هذا الصدد من خلال تنفيذ برامج مثل مبادرة أفق 2020 وصندوق الابتكار القادم، فإن إنشاء أسواق للمواد الخضراء من خلال التدخل السياسي لم يحظ بعد بنفس المستوى من الاهتمام. وفي المقابل، كانت التخفيضات الكبيرة في تكاليف طاقة الرياح والطاقة الشمسية نتيجة مباشرة لتدخلات سياسية قوية مثل تعريفات التغذية الخاصة بالتكنولوجيا ومعايير محفظة الطاقة المتجددة، والتي تم تنفيذها بالإضافة إلى سعر الكربون. ونظراً لنجاح سياسة جذب الطلب في قطاع الطاقة المتجددة والأدلة الوافرة التي تدعم أهمية جذب الطلب من الأدبيات الإبداعية، فإن إنشاء الأسواق الخضراء أمر ضروري لتسريع انتقال صناعة الصلب إلى الممارسات المستدامة.

ومع ذلك، يتم بيع الصلب في سوق معقدة مع العديد من الاختلافات، مما يجعل من الصعب مقارنته بنجاح سياسات جذب الطلب على الكهرباء المتجددة. ولذلك، يجب تحليل نقطة التدخل في سلسلة قيمة منتجات الصلب بعناية لإزالة مخاطر الاستثمار وإنشاء سوق الصلب المتحرك الأول. وبالاستلهام من القطاعات الأخرى، يمكننا أن نرى أن العديد من أدوات السياسة العامة لسياسة جذب الطلب موجودة بالفعل. على سبيل المثال، يمكن لسياسة طوعية مبكرة، مثل العلامات أو الشهادات الطوعية، أن تمهد الطريق لخطط أكثر تفصيلا في وقت لاحق، مثل منح أقساط التغذية أو تقديم العطاءات على أساس المشروع.

يمكن لأهداف المشتريات العامة الخضراء بناءً على مسار البصمة الكربونية المقدمة أن تزيد من استخدام الفولاذ الأخضر في البنية التحتية والمباني. ويمكن أيضًا تنفيذ المعايير لتنظيم الحد الأقصى المسموح به للمساحة المسموح بها للمركبات أو المباني. لتأييد المنتجات الخضراء، يجب التمييز بين المنتجات الخضراء وغير الخضراء. يمكن أن تكون الطريقة المعروضة في هذه المقالة مفيدة في الوصول إلى هذا التمييز. يمكن أن تكون مخططات حساب البصمة الحالية، مثل إعلانات المنتجات البيئية (EPDs)، مفيدة في بناء أساس سياسة جذب الطلب على الفولاذ الأخضر.

على الرغم من أنه من الناحية النظرية، سيكون نظام عالمي لبصمة المنتج هو الأفضل، إلا أن الوقت القصير المتبقي للعمل على تغير المناخ يتطلب خطة عملية وسهلة الاستخدام. في نهاية المطاف، يعد الجمع بين سياسات دفع العرض وسياسات جذب الطلب أمرًا ضروريًا لتحقيق إزالة سريعة وفعالة للكربونات في صناعة الصلب. ومن خلال خلق أسواق للمواد الخضراء، يمكن لصناعة الصلب أن تنتقل إلى ممارسات أكثر استدامة، مما لا يفيد البيئة فحسب، بل الاقتصاد أيضا. ومن الأهمية بمكان أن يقوم صانعو السياسات بتحديد أولويات هذه التدخلات السياسية وتنفيذها لتحقيق انتقال ناجح إلى مستقبل مستدام.

الاستنتاجات

يتطلب تغير المناخ تحولا سريعا في صناعة الصلب العالمية. وفي أوروبا، يوفر لنا الهدف المقترح المتمثل في تحقيق صافي انبعاثات صِفر بحلول عام 2050 نافذة مدتها ثلاثين عاما لإزالة الكربون بالكامل من هذا القطاع. ويتعين على الحكومات والاتحاد الأوروبي أن يفعلوا أكثر من مجرد توفير التمويل للبحوث؛ ويتعين عليها أيضاً أن تعمل على توفير التوجيه، ورعاية الأسواق الخضراء المبكرة، والتخلص التدريجي من الصناعات الأحفورية. ومن أجل تحويل الصناعة الثقيلة، يجب علينا أن نتوقف عن مقارنة التقنيات المتقدمة وأن نركز بدلا من ذلك على تحليل المسارات والتغيرات التدريجية التي تأخذ في الاعتبار خصائص الصناعة.

توضح هذه الورقة المنهجية التي يمكن استخدامها لتقييم ما إذا كان مشروع إزالة الكربون يتماشى مع هدف 2050. وبالنسبة لصناعة الصلب، فإن توقيت الاستثمارات الجديدة يجب أن يأخذ في الاعتبار دورات الاستثمار الطويلة ومسار الانبعاثات المتناقص. تعتمد الطريقة المقترحة على مسار خطي من أفضل الشركات أداءً حاليًا إلى الصفر من الانبعاثات بحلول عام 2050. ويتم استخدام منظور دورة الحياة لتحديد ما إذا كانت عملية الصلب أقل من العتبة. نحن نستخدم نهج LCA التبعي الذي يعتمد على LCIs الحالية مع الحد الأدنى من التخصيص وحدود نظام “من بوابة إلى بوابة”، مما يجعل الحساب بسيطًا ومفهومًا مع التركيز على بواعث رئيسية في سلسلة قيمة الصلب.

وبالاعتماد على الخيارات التقنية المتاحة لإزالة الكربون من الفولاذ، يمكننا تقديم بعض الملاحظات القوية. إن الأفق الزمني القصير ودورات الاستثمار الطويلة للصناعة يحد من الخيارات التكنولوجية المتاحة. على سبيل المثال، إذا كان عمر المشروع 15 عامًا، فيجب عليه تقليل الانبعاثات بنسبة 50% على الأقل مقارنة بالمستويات الحالية. في نوافذهم الاستثمارية التالية، يجب على مصنعي الصلب اتخاذ الخطوة الأولى بعيدًا عن صناعة الصلب التقليدية في الفرن العالي. ونظراً للدور المتزايد الذي تلعبه الخردة في أوروبا، فلن يكون كل الإنتاج الأولي اليوم ضرورياً في عام 2050. وفي المقام الأول من الأهمية، لابد من تقديم الدعم العام للمشاريع التي تتوافق مع الأهداف المناخية.

إن التحدي الذي يواجه الصناعة كبير، والمخاطر عالية، مما يستلزم دعمًا عامًا واسع النطاق لإزالة الكربون من هذا القطاع. يمكن لواضعي السياسات الاستفادة من الطريقة المقدمة لتحديد المشاريع التي سيتم دعمها، لتجنب احتجاز الكربون ومنع تعريض الأهداف المناخية للخطر. علاوة على ذلك، يمكن لسياسة سحب الطلب لقطاع الصلب الاستفادة من التمييز بين الصلب الأخضر وغير الأخضر المبين في هذه الورقة. إن إنشاء الأسواق حيث يمكن الحصول على علاوة خضراء يمكن أن يوفر حوافز إضافية لشركات الصلب للاستثمار في تقنيات صناعة الصلب البديلة.

References 

[1] J. Rogelj et al., “Mitigation Pathways Compatible with 1.5°C in the Context of Sustainable Development. In: Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty,” 2018.

[2] M. Fischedick et al., “Industry,” in Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, O. Edenhofer, R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, and S. S. J. Savolainen, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx, Eds. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2014.

[3] IRENA, IEA, and REN21, “Renewable Energy Policies in a Time of Transition,” IRENA, OECD/IEA & REN212018.

[4] L. Butler and K. Neuhoff, “Comparison of feed-in tariff, quota and auction mechanisms to support wind power development,” Renewable Energy, vol. 33, no. 8, pp. 18541867, 2008.

[5] C. Mitchell, D. Bauknecht, and P. M. Connor, “Effectiveness through risk reduction: a comparison of the renewable obligation in England and Wales and the feed-in system in Germany,” Energy Policy, vol. 34, no. 3, pp. 297-305, 2006.

[6] D. Mowery and N. Rosenberg, “The influence of market demand upon innovation: a critical review of some recent empirical studies,” Research Policy, vol. 8, pp. 102-153, 1979.

[7] G. F. Nemet, “Demand-pull, technologypush, and government-led incentives for nonincremental technical change,” Research Policy, vol. 38, no. 5, pp. 700-709, 2009.

[8] C. Wilson and A. Grubler, “Lessons from the history of technological change for clean energy scenarios and policies,” Natural Resources Forum 35, vol. 35, pp. 165–184, 2011.

[9] M. Åhman, J. B. Skjaerseth, and P. O. Eikeland, “Demonstrating climate mitigation technologies: An early assessment of the NER 300 programme,” Energy Policy, 2018.

[10] M. Åhman and L. J. Nilsson, “Decarbonising industry in the EU – climate, trade and industrial policy strategies. ,” in Decarbonisation in the European Union : internal policies and external strategies, S. Oberthur and C. Dupont, Eds. Basingstoke, Hampshire: Palgrave Macmillan, 2015, pp. 92-114.

[11] (2011). COM(2011) 112 A Roadmap for moving to a competitive low carbon economy in 2050. Available: http://eurlex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX:52011DC0112

[12] (2018). A Clean Planet for all: A European strategic long-term vision for a prosperous, modern, competitive and climate neutral economy.

[13] G. C. Unruh, “Understanding carbon lock,” Energy Policy, vol. 28, pp. 817-830, 2000.

[14] World Steel Association, “World Steel in Figures,” Brussels2018.

[15] Sandbag. EU ETS Dashboard [Online]. Available: http://sandbag-climate.github.io/

[16] S. Pauliuk, R. L. Milford, D. B. Muller, and J. M. Allwood, “The steel scrap age,” Environ Sci Technol, vol. 47, no. 7, pp. 3448-54, Apr 2 2013.

[17] B. J. van Ruijven, D. P. van Vuuren, W. Boskaljon, M. L. Neelis, D. Saygin, and M. K. Patel, “Long-term model-based projections of energy use and CO2 emissions from the global steel and cement industries,” Resources, Conservation and Recycling, vol. 112, pp. 15-36, 2016.

[18] M. Wörtler et al., “Steel’s contribution to a Low-Carbon Europe 2050,” VDEh2013.

[19] J. M. Allwood and J. M. Cullen, Sustainable materials: with both eyes open. Cambridge, England: UIT Cambridge Ltd. , 2012.

[20] R. L. Milford, S. Pauliuk, J. M. Allwood, and D. B. Muller, “The roles of energy and material efficiency in meeting steel industry CO2 targets,” Environ Sci Technol, vol. 47, no. 7, pp. 3455-62, Apr 02 2013.

[21] A. Frey, V. Goeke, and C. Voss, “Steel Gases as Ancient and Modern Challenging Resource; Historical Review, Description of the Present, and a Daring Vision,” Chemie Ingenieur Technik, vol. 90, no. 10, pp. 13841391, 2018.

[22] 2011/278/EU Commission decision determining transitional Union-wide rules for harmonised free allocation of emission allowances pursuant to Article 10a of Directive 2003/87/EC of the European Parliament and of the Council, European Commission, 2011.

[23] M. Arens, E. Worrell, W. Eichhammer, A. Hasanbeigi, and Q. Zhang, “Pathways to a low-carbon iron and steel industry in the medium-term – the case of Germany,” Journal of Cleaner Production, 2016.

[24] V. Vogl, M. Åhman, and L. J. Nilsson, “Assessment of hydrogen direct reduction for fossil-free steelmaking,” Journal of Cleaner Production, vol. 203, pp. 736-745, 2018.

[25] IEA, “Renewable Energy for Industry,” International Energy Agency, Paris2017.

[26] Eurofer, “A steel roadmap for a low carbon Europe 2050,” Eurofer2013.

[27] H. Mandova et al., “Possibilities for CO2 emission reduction using biomass in European integrated steel plants,” Biomass and Bioenergy, vol. 115, pp. 231-243, 2018.

[28] H. Mandova et al., “Achieving carbon-neutral iron and steelmaking in Europe through the deployment of bioenergy with carbon capture and storage,” Journal of Cleaner Production, 2019.

[29] D. R. Sadoway, “Radical Innovation in Steelmaking: Molten Oxide Electrolysis,” presented at the Kick-off Workshop for the IEA Global Iron & Steel Technology Roadmap Paris, 2017.

[30] C. Broadbent, “Steel’s recyclability: demonstrating the benefits of recycling steel to achieve a circular economy,” The International Journal of Life Cycle Assessment, vol. 21, no. 11, pp. 1658-1665, 2016.

[31] G. Finnveden et al., “Recent developments in Life Cycle Assessment,” Journal of Environmental Management, vol. 91, no. 1, pp. 1-21, 2009.

[32] World Steel Association, “Life Cycle Inventory Methodology Report,” World Steel Association, Brussels2017.

[33] EEA. CO2 emission intensity [Online]. Available: https://www.eea.europa.eu/dataand-maps/daviz/co2-emission-intensity-5

[34] Tenova, “HYL News,” ed. Monterrey, Mexico: Tenova HYL (HYL Technologies, S.A. de C.V.), 2018.