เรื่องโดย ณัฐวดี เสริมสุข
อุตสาหกรรมเหล็กเป็นอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศ เนื่องจากมีความจำเป็นต่อการผลิต พัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน รวมถึงในภาคอุตสาหกรรมต่อเนื่อง เช่น อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า ยานยนต์ เป็นต้น อุตสาหกรรมเหล็กจึงมีปริมาณความต้องการมากทั้งด้านการใช้งานภายในประเทศและการส่งออก
ทว่าในด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมนั้น พบว่าในปี 2020 อุตสาหกรรมเหล็กกล้าเป็นผู้ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) มากที่สุดเมื่อเทียบกับอุตสาหกรรมหนักทั้งหมด หรือคิดเป็น 7% ของการปล่อยก๊าซ CO2 ทั่วโลกที่เกี่ยวข้องกับพลังงาน และ 7-9% ของการปล่อยก๊าซ CO2 จากกิจกรรมของมนุษย์ทั่วโลก จากปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ (Climate Change) ในปัจจุบัน ส่งผลให้ทั่วโลกตระหนักถึงความสำคัญในการลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกและปรับตัวให้เข้าสู่เป้าหมาย Net Zero ดังนั้น อุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าจึงต้องปรับตัวและมองหาแนวทางการผลิตแบบใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในที่สุดจึงเกิดสิ่งที่เรียกว่า เหล็กกล้าปราศจากฟอสซิล หรือ Green Steel ขึ้นมา
อะไรคือ Green Steel
เหล็กกล้าปราศจากฟอสซิล หรือ Green Steel เป็นชื่อเรียกของเหล็กกล้าที่ปราศจากการใช้ถ่านหินหรือเชื้อเพลิงฟอสซิลในกระบวนการผลิต โดยเปลี่ยนเทคโนโลยีการผลิตมาเป็นการใช้ไฮโดรเจนที่มาจากพลังงานหมุนเวียนแทนที่การผลิตแบบเดิมที่ก่อให้เกิดก๊าซ CO2 ปริมาณมาก ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวนี้เป็นของบริษัทร่วมทุนในประเทศสวีเดนชื่อ HYBRIT Development AB (HYBRIT: Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) ซึ่งเกิดจากความร่วมมือของบริษัทเหล็ก SSAB บริษัทเหมืองแร่ LKAB และบริษัทผู้จัดหาพลังงาน Vattenfall
เทคโนโลยีการผลิต Green Steel แตกต่างจากเดิมอย่างไร
การผลิตเหล็กแบบดั้งเดิมจะเริ่มต้นจากกระบวนการแปรรูปเม็ดแร่เหล็ก (Pelletizing) คือการนำแร่เหล็กซึ่งขุดได้จากเหมือง (Iron Ore) มาเผาโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลแปรรูปเป็นเม็ดแร่เหล็ก (Iron Ore Pellets) จากนั้นเม็ดแร่เหล็กจะถูกส่งไปยังโรงงานเหล็กเพื่อนำไปผ่านกระบวนการกำจัดออกซิเจนออกจากแร่เหล็ก (Reduction Process) โดยใช้คาร์บอนและถ่านโค้กในเตาถลุงเหล็ก ซึ่งระหว่างกระบวนการนี้จะปล่อยก๊าซ CO2 ออกมาเป็นปริมาณมาก จากนั้นเหล็กดิบที่ออกจากเตาถลุงจะเป็นของเหลว (Raw Iron) และเคลื่อนตัวต่อไปผ่านกระบวนการผลิตเหล็กกล้า จนกลายเป็นเหล็กกล้าดิบ (Raw Steel) ที่ถูกเทออกมาเป็นแผ่นสำเร็จรูป (Slabs)
สำหรับกระบวนการผลิต Green Steel ของ HYBRIT นั้น ปราศจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยวิธีการดังนี้
- Pelletizing Process: นำเชื้อเพลิงชีวภาพมาใช้แทนเชื้อเพลิงฟอสซิล
- Reduction Process:
– ยุติการใช้เตาถลุงเหล็กและโรงงานถ่านโค้กและแทนที่ด้วยเตาหลอมไฟฟ้า (Electric Arc Furnace: EAF)
– หลักการคือ ใช้ไฮโดรเจนที่ถูกผลิตขึ้นโดยวิธีการการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis) กำจัดออกซิเจนออกจากแร่เหล็ก ผลิตภัณฑ์ที่ได้ออกมาจากระบวนการนี้คือ แร่เหล็กที่ถูกรีดิวซ์เหล็กออกไซด์ต่างๆ ออก (Direct Reduced Iron) กลายเป็นผลิตภัณฑ์แข็งที่มีรูพรุนของเหล็กโลหะบริสุทธิ์ เรียกว่าเหล็กฟองน้ำ (Sponge Iron) จากนั้นเหล็กฟองน้ำจะถูกส่งต่อมาหลอมในเตาหลอม EAF พร้อมทั้งใช้สารเติมแต่งประเภทที่ไม่ใช่ฟอสซิล (Non-fossil Additives) ทดแทนสารเติมแต่งประเภทคาร์บอนฟอสซิลแบบเดิม
– ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่ากระบวนการดั้งเดิม อีกทั้งระหว่างกระบวนการเมื่อไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับเหล็กออกไซด์จะเกิดน้ำขึ้นแทนการเกิดก๊าซ CO2 เมื่อเทียบกับกระบวนการแบบดั้งเดิม และน้ำที่เกิดขึ้นสามารถนำวนกลับไปใช้ซ้ำในกระบวนการ Electrolysis
– ไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฮโดรเจนและในเตาหลอม EAF จะผลิตมาจากการใช้พลังงานหมุนเวียน (Fossil-free Electricity)
Green Steel ในอนาคต
อุตสาหกรรมเหล็กของสวีเดนได้กำหนดแผนการที่จะบรรลุการดำเนินงานผลิตที่ “ปราศจากฟอสซิล” ภายในปี 2045 ทางบริษัทผู้ผลิตคาดการว่า เทคโนโลยี HYBRIT มีศักยภาพในการลดการปล่อยก๊าซ CO2 ทั้งหมดของประเทศสวีเดนได้อย่างน้อย 10% ซึ่งเทียบเท่ากับหนึ่งในสามของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากอุตสาหกรรม และอาจช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตเหล็กและเหล็กกล้าทั่วโลกในอนาคต
อีกทั้งเหล็กกล้ายังเป็นหนึ่งในสินค้าที่ต้องปฏิบัติตามมาตรการปรับราคาคาร์บอนก่อนข้ามพรมแดน (Carbon Border Adjustment Mechanism : CBAM) ของสหภาพยุโรปที่จะเริ่มบังคับเก็บค่าธรรมเนียมคาร์บอนตั้งแต่ปี 2026 จึงทำให้อุตสาหกรรมเหล็กกล้ารวมถึงภาคอุตสาหกรรมต่อเนื่อง มีความตื่นตัวและสนใจ Green Steel มากยิ่งขึ้น เนื่องจากอุตสาหกรรมที่สามารถปรับตัวได้ไวก็จะเพิ่มโอกาสทางธุรกิจ ซึ่งถือเป็นการช่วยกระตุ้นให้หลายอุตสาหกรรมสนใจการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อเข้าใกล้เป้าหมาย Net Zero ของโลกมากยิ่งขึ้น
แหล่งข้อมูล
- Raja, N. D. H. (2024). Breaking the carbon shackles: Navigating the path to decarbonising the Malaysian steel sector. Energy Research & Social Science, 110, 1-7. https://doi.org/10.1016/j.erss.2024.103438
- https://www.scb.co.th/th/personal-banking/stories/grow-your-wealth/steel-industry.html
- https://evplaza.com/tag/green-steel-2/
- https://www.hybritdevelopment.se/en/
- https://www.mreport.co.th/news/trend-and-innovation/226-What-is-green-steel
- https://www.seub.or.th/bloging/news/global-news/2023-118/
02 2184141-2
petromat@chula.ac.th