Prijelaz prema niskougljičnom svijetu zahtijeva transformaciju načina na koji proizvodimo željezo i čelik. Ne postoji jednoznačno rješenje za proizvodnju čelika bez emisija CO2, stoga je potreban široki portfelj tehnoloških opcija koje se mogu primjenjivati samostalno ili u kombinaciji, ovisno o lokalnim uvjetima. Ova serija informativnih letaka opisuje i istražuje status nekoliko ključnih tehnologija i inicijativa te pitanja koja se s njima povezuju.
Što je škart i zašto je važan?
Škart je termin koji se koristi za opisivanje čelika koji je dosegnuo kraj svog korisnog vijeka, poznat kao “otpadi nakon potrošnje” ili je generiran tijekom proizvodnje čeličnih proizvoda, poznat kao “otpadi prije potrošnje”.
Iako bi termin “škart” mogao navesti na pomisao da se radi o otpadnom proizvodu, zapravo je vrijedna sirovina koja se koristi u svakom postupku proizvodnje čelika.
Zbog svoje prirodne magnetske osobine, čelik se vrlo lako može odvojiti i reciklirati, što ga čini najviše recikliranim materijalom na svijetu.
Kako i zašto se koristi škart?
Proizvodnja čelika koristi dva glavna metalna ulaza: željeznu rudu i reciklirani čelični otpad. Otprilike 70% ukupnog metalnog ulaza u proizvodnji čelika diljem svijeta dolazi iz željezne rude, dok škart čini preostalih 30%.
Taljenje čeličnog otpada nakon što je dosegnuo kraj svog korisnog vijeka omogućuje nam stvaranje novih čelika te prilagodbu njihove kemijske strukture i oblika kako bi se dobili novi proizvodi.
Čelični otpad se razdvaja i sortira, te se može koristiti za proizvodnju bilo kojeg novog čeličnog proizvoda.
Svaka čeličana koristi otpad kao dio svoje mješavine sirovina, stoga je svaka čeličana također i reciklažno postrojenje.
U proizvodnji čelika u visokim pećima (BF), svako punjenje osnovne kisikove peći, u kojoj se sirovo željezo bogato ugljikom rafinira u sirovi čelik, obično sadrži 15%-25% otpada. Otpad djeluje kao sredstvo za hlađenje, apsorbirajući višak topline iz egzotermnog procesa dekarbonizacije, a također i kao izvor željeznih jedinica. U nekim slučajevima, otpad se dodaje izravno u BF kao izvor željeznih jedinica, čime se smanjuju emisije stakleničkih plinova.
U električnom postupku čelične proizvodnje, električna energija koristi se za ponovno topljenje serija koje sadrže do 100% otpada kako bi se stvorili novi čelični proizvodi.
Koje su prednosti korištenja škarta?
Otpad igra ključnu ulogu u suzbijanju industrijskih emisija i potrošnje resursa, svaka tona otpada koja se koristi za proizvodnju čelika izbjegava emisiju od 1,5 tona CO2, te potrošnju 1,4 tone željezne rude, 740 kg ugljena i 120 kg vapnenca.
Koliko se škarta koristi?
Sav otpad koji je dostupan industriji čelika više puta se koristi za stvaranje novog čelika. Reciklirani čelik zadržava svojstvena svojstva izvornog čelika, a kvaliteta se također može poboljšati recikliranjem.
Oko 650 Mt otpada godišnje se potroši svake godine za proizvodnju čelika (u usporedbi s ukupnim obujmom proizvodnje sirovog čelika od 1.869 Mt godišnje), s usporedivim količinama otpada koji se koriste u primarnim i sekundarnim rutama. Time se izbjegava emisija od približno 975 MT CO2 godišnje i značajno smanjuje korištenje drugih prirodnih resursa, poput željezne rude, ugljena i vapnenca.
Worldsteel procjenjuje da globalni ljevaonički sektor svake godine koristi oko 70 Mt željeznog otpada. S ukupno 720 Mt, recikliranje željeznog otpada predstavlja najveću aktivnost recikliranja u svijetu.
Koliko je škarta dostupno?
U teoriji, sav novi čelik mogao bi biti izrađen od recikliranog čelika. Međutim, trenutno to nije izvedivo zbog nedostatka otpada. To je zbog dugog životnog vijeka čeličnih proizvoda, s obzirom na snagu i izdržljivost čelika.
Prosječni životni vijek čeličnih proizvoda kreće se od nekoliko tjedana za čeličnu ambalažu do 100 godina za zgrade i infrastrukturu. Prosječni životni vijek čeličnog proizvoda je 40 godina. To znači da postoji značajno kašnjenje između proizvodnje čelika i dostupnosti za recikliranje. Kontinuirani rast potražnje za čelikom znači da prijelaz industrije na proizvodnju koja se u potpunosti temelji na otpadu vjerojatno neće biti moguć tijekom ovog stoljeća.
Potražnja za čelikom raste bržom stopom nego što se otpad oslobađa iz bazena ‘čelika u uporabi’. Sav trenutno prikupljeni otpad se reciklira. Kao takav postoji samo ograničen opseg povećanja dostupnosti otpada. Svako buduće povećanje dostupnosti proizvest će se iz očekivanog povećanja dostupnosti otpadnog materijala nakon upotrebe.
Globalna proizvodnja čelika
Globalna proizvodnja čelika značajno se povećala u prvim godinama 21. stoljeća, uglavnom potaknuta rastom u Kini. Očekuje se da će se količina otpadnog čelika na kraju životnog vijeka povećati od sredine 2020-ih, jer ovaj materijal počinje dolaziti do kraja svog životnog vijeka.
Dok se opskrba željeznom rudom može mijenjati ovisno o potražnji, dostupnost otpada uglavnom je fiksna, ovisno o potražnji za čelikom i nastanku otpada na kraju životnog vijeka čeličnih proizvoda, opreme i objekata. Procjene Worldsteela sugeriraju da je globalna dostupnost željeznog otpada na kraju životnog vijeka iznosila oko 400 Mt u 2019. Očekujemo da će globalna dostupnost otpadnog željeza dosegnuti oko 600 Mt u 2030. i 900 Mt u 2050., rast od više od 500 Mt jedne od naših glavnih sirovina za proizvodnju čelika u sljedećih 30 godina.
Gledajući unaprijed, nastavak rasta kružnog gospodarstva može dovesti do daljnjih produljenja korisnog vijeka proizvoda od čelika kroz ponovnu upotrebu i ponovnu proizvodnju, smanjujući dostupnost otpada ispod trenutačnih očekivanja.
Kako se procjenjuje kvaliteta škarta?
Postoji nekoliko regionalnih klasifikacija koje se koriste za klasifikaciju otpada – na primjer, EU-27 Steel Scrap Specification’ koji je razvio EFR, Europska federacija za oporabu i recikliranje željeza i ISRI specifikacije koje je razvio Institut za industriju recikliranja otpada, uključujući i SAD. S obzirom na međunarodnu prirodu trgovine otpadom, bilo bi poželjno da se dionici dogovore oko globalne klasifikacije kako bi se na najbolji način iskoristio očekivani snažan rast dostupnosti i upotrebe otpada.
Može li se nakupljanje neželjenih elemenata onemogućiti korištenje nekog škarta?
Proces proizvodnje čelika može ukloniti većinu nečistoća koje mogu biti prisutne u čeličnom otpadu. Stoga „prerada” čeličnog otpada u proizvode niže kvalitete nije problem za industriju čelika na isti način na koji to može biti za staklo i aluminij.
Međutim, neki elementi, posebice bakar, ne mogu se ukloniti tijekom procesa proizvodnje čelika. Povišene razine bakra u čeliku mogu dovesti do gubitka duktilnosti i rezultirajućih površinskih defekata. Sadržajem bakra trenutno se pažljivo upravlja kombinacijom sortiranja i razrjeđivanja.
Gledajući prema budućnosti, šira elektrifikacija društva dovest će do većeg udjela bakra u recikliranom otpadu, povećanja dostupnosti otpada i smanjenja proizvodnje na bazi rude, što će rezultirati smanjenjem dostupne količine svježeg metala za razrjeđivanje. Poboljšano sortiranje otpada i bolje tehnike razdvajanja radi smanjenja onečišćenja tragovima metala poput bakra bit će važni kako bi se osiguralo da se svi čelici mogu proizvesti putem sekundarnog procesa.
Primjena načela kružnog gospodarstva u dizajnu proizvoda (dizajniranje za ponovnu proizvodnju i recikliranje) će olakšati razdvajanje i recikliranje željeza te vrijednih neželjeznih metala poput bakra.
