اگر مدیر یک کارخانه‌ی متالورژی هستید و هزینه‌ی ارتقای تجهیزات به استانداردهای زیست‌محیطی شما را می‌ترساند، این خبر برای شماست. در حالی که بسیاری از فعالان این صنعت منتظر ظهور یک اکوسیستم کاملاً بدون کربن هستند، شرکت Hertha Metals با تمرکز بر ناکارآمدی‌های فوری و طراحی یک کورهٔ جدید، رویکردی متفاوت را در پیش گرفته است. این فناوری توانسته است انتشار کربن را حداقل ۵۰٪ کاهش دهد و هم‌زمان هزینه‌های تولید فولاد را ۲۵٪ پایین بیاورد.
زمینه و بستر محیط‌زیستی
صنعت فولاد در حال حاضر مسئول حدود ۷٪ از کل انتشار کربن جهانی است؛ ردپایی محیط‌زیستی که با کل اثرات صنعت مد برابری می‌کند. طبق گزارش‌ها، دکربنیزاسیون (Decarbonization) یا همان حذف کربن از فرآیند تولید، سال‌هاست که به دلیل حاشیه سود پایین و طول عمر بالای کوره‌های موجود متوقف شده است. در واقع، توجیه هزینه‌های گزاف برای ارتقای تجهیزات قدیمی برای بسیاری از شرکت‌ها دشوار بود.
ایرینا زنیوک، مدیر مرکز ملی تحقیقات پیل سوختی در دانشگاه کالیفرنیا، ارواین، اشاره می‌کند که سیستم‌های تولید سنتی بیش از حد حجیم و ناکارآمد هستند. او تأکید می‌کند که کاهش اندازه و میزان انرژی ورودی به این سیستم‌ها، اولین قدم حیاتی و ضروری برای رسیدن به پایداری است. این تلاش برای بهینه‌سازی مصرف انرژی در صنایع سنگین، مشابه رویکردهای نوآورانه در دنیای سخت‌افزار است؛ جایی که برای مثال تراشه Vaire با بازیافت گرمای محاسباتی توانسته است مرزهای مصرف انرژی را در پردازش‌های پیچیده جابه‌جا کند.
شرکت Hertha Metals در سال ۲۰۲۲ توسط لورین مروه، فارغ‌التحصیل دکتری مهندسی مکانیک MIT، تأسیس شد تا شیمی تولید فولاد را ساده‌تر کند. به نقل از گزارشی در MIT Technology Review که در ۸ سپتامبر ۲۰۲۶ منتشر شد، متد این شرکت فرآیند تبدیل سنگ آهن به فولاد مایع تصفیه شده را تنها در یک مرحله انجام می‌دهد.
جزئیات فنی و عملیاتی
دستاوردها و نقاط عطف فنی و عملیاتی این شرکت به شرح زیر است:
- تغییر سوخت: در این فرآیند، زغال‌سنگ سنتی با گاز طبیعی جایگزین شده است تا اثر کربنی تولید کاهش یابد.
- مقیاس فعلی: یک گیاه آزمایشی در کنرو، تگزاس (در شمال Houston)، در حال حاضر روزانه یک تن فولاد تولید می‌کند.
- تأمین مالی: این شرکت تا جولای ۲۰۲۶ حدود ۲۰ میلیون دلار سرمایه جذب کرده است که بخشی از آن توسط Khosla Ventures تأمین شده است.
- بهره‌وری: راجش سوامیناتان، شریک این مجموعه، خاطرنشان می‌کند که Hertha با سرمایه‌ای بسیار کمتر از رقبای خود (که ۵۰ تا ۱۰۰ میلیون دلار هزینه کرده‌اند)، مقدار فولاد بیشتری تولید کرده است.
- شیمی فرآیند: این فرآیند تک‌مرحله‌ای، مراحل متعدد تصفیه را حذف کرده و در نتیجه اندازه کلی سیستم تولید را کاهش می‌دهد.
مسیر بنیان‌گذار
اشتیاق مروه برای حفاظت از طبیعت از سنین پایین آغاز شد. او در ۱۲ سالگی وارد یک برنامه آزمایشی در دانشگاه فلوریدا اطلس شد تا دروس سطح کالج، از جمله حساب دیفرانسیل و انرژی امواج اقیانوس را مطالعه کند. او این برنامه آموزشی سخت‌گیرانه مهندسی را با فعالیت‌هایی چون موج‌سواری و نشستن روی درختان ترکیب می‌کرد؛ تجرباتی که میل مادام‌العمر او را برای صیانت از محیط‌زیست پرورش داد.
مروه به عنوان یک آمریکایی-لبنانی نسل اول از خانواده‌ای کارآفرین، تأسیس شرکت شخصی را مسیری طبیعی می‌دید. او پیش از تأسیس Hertha، تخصص خود در MIT را با رهبری یک استارتاپ هیدروژن سبز به کار گرفته بود.
ایرینا زنیوک مجدداً تأکید می‌کند که کاهش ابعاد عظیم و انرژی ورودی این سیستم‌های تولید، گامی کلیدی است. در حالی که سایر شرکت‌ها برای حذف کامل انتشار گازها بر روی حذف اکسیژن مبتنی بر هیدروژن تمرکز کرده‌اند، استراتژی مروه پذیرش موقت اتکا به سوخت‌های فسیلی است تا محصول نهایی مقرون‌به‌صرفه باقی بماند. این چالش مدیریت حرارت و انرژی در مقیاس صنعتی، یادآور تلاش‌های استارتاپ Discovered Materials است که با استفاده از عامل‌های AI به دنبال حل معضل گرمای تراشه‌ها بود.
این رویکرد عمل‌گرایانه، پلی به سوی فناوری‌های آینده می‌سازد. مروه بیان می‌کند که سخت‌افزار فعلی در نهایت می‌تواند به یک سیستم کاملاً دکربنیزه تبدیل شود، مشروط بر اینکه هیدروژن در آینده مقرون‌به‌صرفه‌تر شود.
برای دنیای کسب‌وکار، این به معنای آن است که «فولاد سبز» ممکن است بالاخره از یک کالای لوکس در بازارهای خاص به یک کالای رقابتی تبدیل شود. Hertha با کاهش سد ورود به تولید پاک، این فرض را به چالش می‌کشد که پایداری لزوماً باید قیمت مواد اولیه را بالا ببرد.
توسعه این فناوری در حال پیشروی است. Hertha قصد دارد تا پایان سال ۲۰۲۷، تأسیساتی جدید در کنار گیاه تگزاس افتتاح کند تا سالانه ۱۰ هزار تن فولاد با خلوص بالا تولید کند.
تا سال ۲۰۳۰، هدف این شرکت رسیدن به خروجی سالانه ۵۰۰ هزار تن در سه سایت مختلف است. اگرچه این مقدار در برابر ۸۰ میلیون تن تولید سالانه ایالات متحده کوچک است، اما قابلیت اجرای یک کورهٔ کوچک‌تر و پاک‌تر را اثبات می‌کند.
برای ارزیابی موفقیت این طرح، باید نقطه عطف ظرفیت سال ۲۰۲۷ را رصد کرد تا مشخص شود آیا این شیمی تک‌مرحله‌ای می‌تواند از یک گیاه آزمایشی به حجم‌های صنعتی مقیاس‌پذیر شود یا خیر.
گام بعدی شما
- تحلیل گزارش‌های سال ۲۰۲۷ برای بررسی مقیاس‌پذیری این متد از سطح آزمایشی به صنعتی.
- رصد قیمت‌های فولاد سبز در بازار جهانی برای سنجش اثر کاهش ۲۵ درصدی هزینه‌ها.
- بررسی جایگزینی گاز طبیعی با هیدروژن در مدل‌های مشابه تولید صنعتی.
اما داستان سخت‌افزاری این تحول تنها بخشی از ماجراست؛ برای درک چالش‌های زنجیره تأمین مواد اولیه، به تحلیل ما درباره‌ی معادن لیتیوم و کبالت مراجعه کنید.
گفتگو