ماهنامه پردازش – پس از بحران جنگ اوکراین در قاره اروپا، بحران انرژی و تامین مواد اولیه در قاره اروپا به‌شدت فراگیر شد، در حالی‌که در اوایل سال ۲۰۲۲ با نزولی‌شدن پاندمی بحران کرونا، امیدواری بسیار در خروج از رکود و رشد اقتصادی چشمگیری پیش‌بینی می‌شد که با آغاز جنگ اوکراین فاکتورهای انرژی و مواد اولیه باعث تفکر و دگردیسی در استفاده از منابع در طراحی‌های تکنولوژها گردید.

شرکت‌های سرآمد مهندسی و تکنولوژی با درک بحران و کمبودهای ایجاد شده از طریق منابع انرژی کشور روسیه بلافاصله حرکت به سمت جایگزینی انرژی‌های نو و تجدیدپذیر با منابع انرژی سوختی و فسیلی را که از چندی پیش در مبحث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و میزان انتشار گاز دی‌اکسید کربن آغاز شده بود را با بودجه‌های هنگفت و اجماع همه جانبه در دستور کار قرار دادند که در این زمینه قراردادهای بزرگی جهت تولید سبز در صنایع مادر، در دستور کار قرار گرفت و جایگزینی هیدروژن به جای گاز طبیعی محور پروژه‌ها گردید.

در مورد تامین هیدروژن هم از بین دو روش شکست گاز متان و یا الکترولیز آب روش دوم به منظور مستقل شدن از انرژی‌های فسیلی و سوختی در اولویت قرار گرفت و به منظور تامین برق، فرآیند الکترولیز آب با انرژی‌های نو و تجدیدپذیر اجرایی شدند.

در نتیجه به منظور مستقل شدن در تامین انرژی، فرآیند تولید برق از انرژی‌های خورشیدی و بادی جهت استفاده در فرآیند الکترولیز آب به منظور تولید هیدروژن و سپس استفاده از گاز هیدروژن در کلیه صنایع از جمله صنایع فولاد عملیاتی گردید.

اما در بحث تامین مواد معدنی و مواد اولیه، شرکت‌های مهندسی و تکنولوژی با درک بحران موجود و کمبودهای ایجاد شده از طریق منابع مواد اولیه کشورهای روسیه و اوکراین بلافاصله حرکت به سمت بازیابی حداکثری مواد و تجهیزات استفاده شده را در دستور کار قرار دادند و مبحث اقتصاد چرخشی (CIRCULAR ECONOMY) ایجاد گردید.

با توجه به گستردگی موضوع فوق در این مقاله چگونگی ایجاد اقتصاد چرخشی در صنایع فولاد را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

به طور کلی دو مدل اقتصادی در این مبحث وجود دارد:

1. مدل اقتصادی خطی
2. مدل اقتصادی چرخشی

از زمان آخرین انقلاب صنعتی، اقتصاد صنعتی بر پایه مدل خطی از منابع و مواد اولیه به شرح زیر تعریف شده است: استخراج، استفاده پسماند با استفاده بسیار زیاد و بی‌رویه از مواد اولیه معادن و انرژی در دسترس که مدل استفاده را با الگوریتم زیر می‌توان تشریح کرد:

طراحی – مواد اولیه و منابع – فرآیند – محصول – استفاده – پسماند بدون توجه به اثرات جانبی که رخ خواهد داد.

در مدل اقتصادی خطی، تمرکز و هدف در جهت افزایش هر چه بیشتر راندمان است که عملا باعث کاهش منابع و مواد اولیه معدنی، انرژی و سوخت‌های فسیلی در هر واحد تولیدی می‌شود که این منابع انرژی، معادن و مواد اولیه تجدیدپذیر نبوده و رو به پایان خواهند بود.

اما مدل اقتصاد چرخشی واکنشی است به پیامدهای ایجاد شده در اثر استفاده از مدل خطی. این مدل از فهم این موضوع ایجاد شد که منابع انرژی، معادن و مواد اولیه مورد استفاده در مدل خطی موجود در کره زمین تجدیدپذیر و بی‌پایان نبوده و رشد بی‌رویه مدل اقتصاد خطی در استفاده از این منابع به دلیل عدم جایگزینی باعث اتمام منابع و پایان حیات خواهد شد. اقتصاد چرخشی یک مفهومی است در جهت نگهداری و استفاده از مواد و منابع ایجاد شده تا حداکثر امکان، استخراج حداکثر ارزش از آنها در زمانی که قابل استفاده هستند و سپس بازیابی و باز تولید مواد و منابع تا نهایت عمری که قابلیت بازیابی دارند.

مدل اقتصاد چرخشی، تلاش در ایجاد دو برابری رشد اقتصادی دارد و منابع از زمان ایجادشان تا نهایت قابلیت بازیابی و بازچرخانی مورد استفاده قرار می‌گیرند به دلیل عدم‌دسترسی و عدم پایداری بی‌نهایت منابع، مواد اولیه و انرژی‌های سوختی.

درحال‌حاضر کشورهای پیشرفته، تغییر مدل اقتصادی از خطی به چرخشی را آغاز نموده‌اند و از آنجایی‌ که فولاد و صنایع فولاد نیز در تمام ارکان زندگی بشر موجود هستند لذا طراحان صنعت فولاد به عنوان بخش مهمی از صنایع اصلی ، همراه این تحول همگام شده‌اند.

در حرکت به سمت تحول جدید به منظور راندمان بیشتر منابع و اقتصاد چرخشی، پسماند منابع استفاده شده در تولید به حداقل رسیده و حداکثر استفاده از بازچرخانی مواد تولیدشده به عنوان منابع و مواد اولیه تولید تا نهایت عمر قابل بازیابی را ادامه می‌دهند تا هر چه بیشتر پسماند مواد کم و کمتر شود.

اقتصاد چرخشی با طراحی و نوآوری جدید یک سیستم صنعتی بازیابی و جبران‌کننده است. این سیستم مفهوم پایان عمر کاری منابع و مواد را کاملا دگرگون کرده و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، حذف پسماند و زباله را اجرایی نموده است.

مفهوم اقتصاد چرخشی در شکل زیر ترسیم شده است:

بدیهی است تحول صنعتی جدید در ابتدای راه بوده و راندمان و بهینه‌سازی پروژه‌ها در دستور کار طراحان و محققان قرار دارد اما آنچه مسلم است انسان ناگزیر به پذیرش و توسعه و استفاده از تحول مذکور است و کشورهای اروپایی با توجه به از دست دادن منابع انرژی و مواد اولیه در دسترس از کشورهای روسیه و اوکراین به شدت در این تحول سرمایه‌گذاری و حرکت پرشتابی را آغاز نموده‌اند و تاکنون در فولاد و آلومینیوم تا سی درصد بازچرخانی را اجرایی کرده‌اند اما در بخش‌های دیگر با توجه به محدودیت‌های موجود مابین پنج تا ده درصد را عملیاتی کرده‌اند.

اما نکته مهم، تطبیق و تصویب ماموریت اقتصاد چرخشی توسط سازمان توسعه پایدار و تجارت جهانی است که به عنوان سند چشم‌انداز و ماموریت تمام اعضای سازمان بین‌المللی فوق تا سال ۲۰۵۰ را الزام‌آور نموده‌اند.

بسیاری از کارشناسان و متخصصان اقتصادی معتقدند مدل اقتصاد چرخشی فرصت‌های بی‌شمار تجاری را ایجاد می‌نماید و بسیاری از شرکت‌ها نیز مدل اقتصاد چرخشی را پذیرفته و اجرایی کرده‌اند.

به‌طور مثال شرکت خودروسازی رنو فرانسه هزاران قطعه از قطعات خودرو را بازتولید نموده و این قطعات را برای تعمیر خودروهای موجود و درحال کار به چرخه عملکردی بازگردانیده است. شرکت مذکور نه تنها با این حرکت کارآفرینی و سود ایجاد کرده بلکه ۸۰ درصد صرفه‌جویی انرژی به جای ساخت قطعات جدید را موجب شده است و صد در صد پسماند صنعتی مذکور را کاهش داده است.

در نمونه دیگر شرکت جنرال موتورز آمریکا یک میلیارد دلار سودآوری در بازیابی و استفاده مجدد قطعات پسماند ایجاد کرده است. هم‌چنین شرکت “فیلیپز” در اتحادیه اروپا شروع به جمع‌آوری و بازیابی کلیه محصولات روشنایی خود نموده است.

سیاست اقتصاد چرخشی موجود در جهت به حداقل رساندن استفاده از منابع معادن و انرژی موجود در طبیعت و در عوض استفاده حداکثری از منابع و مواد ایجاد شده است. به‌طور کلی تشویق تولیدکنندگان در بازیابی و بازچرخانی محصولات تولیدی آن‌ها با گسترش مسوولیت تولیدکنندگان و با استفاده از مشوق‌های بخشودگی و کم نمودن عوارض و مالیات‌ها می‌باشد.

مفهوم اقتصاد چرخشی بر پایه تعدادی از مفاهیم ساده شکل گرفته است

مبنای اول: هدف اقتصاد چرخشی حذف پسماند است و محصولات بر مبنایی طراحی و بهینه می‌شوند که قابلیت بازیابی و استفاده مجدد را داشته باشند.

مبنای دوم: تمایز دقیقی بین مواد مصرفی و مواد بادوام و عمر مفید بالای یک محصول وجود دارد. برخلاف وضعیت جاری مواد مصرفی محصولات باید از مواد زیستی غیرسمی که قابلیت بازیابی ایمن به محیط‌زیست را دارند، باشند.

مبنای سوم: منابع انرژی از منابع سوختی حتما با منابع انرژی‌های تجدیدپذیر جایگزین شوند.

نکته بسیار مهم که باید مجددا تاکید شود تفاوت بین استفاده مجدد و بازیافت است. بازیافت عبارت از تبدیل مواد زاید به مواد نو و محصول جدید می‌باشد که خود به دو دسته تقسیم می‌شوند:

بازیافت واقعی در جایی که محصول در بازیافت دقیقا مانند ماهیت اول خود می‌شود مانند بازیافت فولاد از طریق ذوب مجدد.

بازیافت درجه پایین‌تر که مواد بازیافتی تبدیل شده به مواد نو هستند که کیفیتی پایین‌تر از محصولات اولیه و عملکرد کاهش یافته‌تری دارند، مانند خٌردکردن و آسیاب کردن نسوزها به منظور تولید ملات نسوز.

حال آنکه استفاده مجدد به معنی استفاده از یک شیء دقیقا مانند فرم اصلی خودش پس از عمر کاری اولیه آن است.

در دیاگرام زیر که دیاگرام “الن مک آرتور” می‌باشد رتبه‌های مدیریت پسماند را به ترتیب بهترین حالت برای محیط‌زیست را نشان می‌دهد که به عنوان محور مفهومی سیاست مدیریت پسماند در اتحادیه اروپا اجرایی شده است و سلسله مراتب مدیریت پسماند مطابق با این مفهوم در شکل یک نشان داده شده است.

سه مکانیزم اصلی برجسته جهت کاهش تقاضای منابع طبیعی عبارتند از:

1. ایجاد چرخه مواد: استفاده از مواد دست دوم یا بازتولید آن‌ها در حد اولیه یا معادل.
2. آهسته کردن جریان استفاده از مواد: اولویت به کاربرد محصولات و موادی که عمر طولانی‌تری در استفاده اولیه دارند.
3. محدودکردن استفاده از جریان مواد و منابع اولیه: به منظور افزایش راندمان و عمر استفاده از منابع طبیعی اولیه.

اتحادیه اروپا در حال حاضر دارای برترین سند تدوین شده و اجرایی در زمینه اقتصاد چرخشی در دنیا است و در سال ۲۰۱۰ کمیسیون اتحادیه اروپا نقشه راه استفاده موثر از منابع طبیعی در اتحادیه اروپا را منتشر نمود و سیاست بلندمدت حفظ کارآمدی منابع طبیعی موجود و دو برابر نمودن عملکرد منابع را با لحاظ نمودن اثرات زیست محیطی ارایه نمود.

در سال ۲۰۱۵ بسته اجرایی اقتصاد چرخشی بازبینی و توسط الزامات اجرایی اتحادیه اروپا به کلیه کشورهای عضو ابلاغ گردید تا پوشش حداکثری در عمر مفید محصولات لحاظ گردد با مدیریت صحیح پسماند و استفاده مجدد از مواد مستعمل.

صنعت فولاد در اقتصاد چرخشی:

صنعت فولاد، قابلیت و اعتبار مناسبی در اقتصاد چرخشی به دلایل داشتن استحکام، قابلیت بازیافت، فراهم و در دسترس بودن، تطبیق‌پذیری و ارزش سرمایه‌ای مناسب دارد. فولاد به‌عنوان یک ماده دایمی و با دوام مطابق تعریف قوانین اتحادیه اروپا یکی از اولویت‌ها و مبناهای موفقیت مدل اقتصاد چرخشی است. تحقیق حاضر براساس دستآورد فولادهای تولیدی نوین که قوی‌تر و سبک‌تر هستند می‌باشد.

محصولات فولادی به‌طور ذاتی با دوام هستند به این معنی که نه تنها عمر مفید طولانی دارند بلکه انواع مختلف فولاد قابلیت استفاده مجدد پس از دوره اول عمر کاریشان را دارند.

در تئوری تمامی مواد قابلیت استفاده مجدد، ساخت مجدد و یا بازیافت را دارند اما در عمل میزان انرژی و سرمایه لازم جهت بازیابی بعضی از مواد بسیار زیاد است به‌طوری‌که صرفه اقتصادی ندارند در حالی‌که بازیابی فولاد کاملا به صرفه و دارای توجیه اقتصادی می‌باشد. فولاد قابلیت سازگاری بسیاری از لحاظ شیمیایی و محصول دارد و یک محصول با قابلیت قطعی بازیافت است.

سازگاری بازیافت فولاد از زمانی که تبدیل به قراضه می‌شود می‌تواند در فرآیند بازیافت مخلوط شده تا انواع مختلف فولاد را تولید نماید. افزایش عمر کاری محصولات نکته کلیدی دیگری در اقتصاد چرخشی می‌باشد. در تئوری، تمام فولادهای جدید می‌توانند از فولادهای بازیافتی تولید شوند اگرچه ممکن است در عمل به دلیل عمر طولانی محصولات فولادی که باعث استحکام و دوام فولاد می‌شود، توجیه‌پذیر نباشد.

در یک مدل مناسب اقتصاد چرخشی صنعت فولاد منافع چشمگیر رقابتی در قبال مواد دیگر را دارد که در چهار نکته کلیدی به شرح ذیل خلاصه می‌شود:

1. کاهش دادن
2. استفاده مجدد
3. قابلیت ساخت مجدد
4. قابلیت بازیابی مطابق شکل یک

کاهش دادن:

به معنی کاهش وزن محصول در حین استفاده محصول. فولادسازها به شدت حجم مواد اولیه و انرژی را که برای تولید فولاد نیاز دارند نسبت به پنجاه سال گذشته کاهش داده‌اند. علاوه بر این فولادسازها درحال‌حاضر به سمت تولید فولادها با استحکام بالا و استحکام بالا پیشرفته در گریدهای مختلف فولاد برای کاربردهای مختلف حرکت نموده‌اند.

استفاده مجدد:

یکی از شاخصه‌های فولاد، دوام بالای آن است. فولاد از راه‌های مختلفی مجددا می‌تواند با و یا بدون بازسازی، استفاده شود. دوباره استفاده کردن فولاد منفعت بسیاری در حداقل یا به صفر رساندن انرژی در فرآیندسازی مجدد دارد. اقلام فولادی از قبیل آهن‌آلات ساختمانی، روکش‌های فلزی، قطعات خودرو، لوازم خانگی فلزی و بست‌ها می‌توانند استفاده، استفاده مجدد و یا باز تولید شوند بدون آنکه نیاز به فرآیند مجدد تولید فولاد داشته باشند.

قابلیت ساخت مجدد:

قابلیت ساخت مجدد برای محصولات متعدد فولادی قابل انجام است. طیف وسیعی از محصولات فولادی باز تولید شده‌اند. آنها شامل ماشین ابزار، موتورهای الکتریکی، مبلمان‌های اداری و کاربردهای خانگی می‌باشند. باز تولید محصولات فولادی باعث دوام بیشتر و عمر کاری بیشتر محصولات با شرایط مشابه محصول نو را ایجاد می‌کند.

این فرآیند با تعمیر متفاوت می‌باشد زیرا تعمیر محدود به درست کردن محصول مورد بهره‌برداری است. بازتولید می‌تواند به‌طور متوسط در قیاس با تولید محصول جدید از انتشار میلیون‌ها تن گاز دی‌اکسید کربن جلوگیری نماید.

قابلیت بازیابی مجدد:

قابلیت بازیابی مجدد همواره در صنعت فولاد مطرح و موجود بوده است. فولاد قابلیت صد در صدی بازیابی داشته و می‌تواند بارها و بارها در سیکل تولید محصولات جدید فولادی قرار بگیرد. ارزش بالای قراضه‌های فولادی توجیه‌پذیری اقتصادی بازیابی فولاد را تضمین می‌کند. با توجه به موارد فوق امروزه فولاد در صدر مواد با قابلیت بازیابی قرار دارد و در سال بیشتر از ۶۵ میلیون تن فولاد، بازیابی و بازیافت می‌شود.

تفکر چرخه زندگی مواد:

هدف مدل چرخش اقتصادی، به صفر رساندن و از بین بردن پسماند، کاهش حجم مواد استفاده شده و تشویق به استفاده مجدد و بازیافت مواد است که تمام تعاریف پایه‌ای مذکور در استفاده از فولاد قابل اجرا می‌باشد. میزان چرخه زندگی مواد در ثبات و دوام مدل اقتصادی بسیار مهم است. در تمام تصمیم‌های اقدام به ساخت و تولید، لحاظ نمودن چرخه زندگی مواد الزامی می‌باشد.

تفکر چرخه زندگی در سطح کلان و به‌طور کلی در ثبات و دوام مواد موثر می‌باشد. در این تفکر مواد اولیه مصرف شده، مصرف انرژی، پسماند و انتشار آلاینده‌ها در هر فاز دوره زندگیشان بررسی و در آخر تاثیرات زیست‌محیطی محصول به‌طور دقیق اندازه‌گیری می‌شود. به‌طور مثال افزایش کمی در مصرف انرژی یا اضافه کردن یک عنصر آلیاژی مورد نیاز در تولید فولاد با استحکام بالا در دفعات متعدد استفاده از محصول جبران می‌شود مادامی که فرآیند چرخه زندگی محصول اجرایی شود.

از فاکتورهای بسیار مهم تفکر چرخه زندگی انتخاب صحیح موادی است که قابلیت استفاده مجدد را دارند. جایگزین فولادهای استحکام بالا موادی با چگالی پایین از قبیل آلومینیوم، فیبرهای کربنی، منیزیم یا پلاستیک می‌باشند که در بعضی مواقع به منظور سبک‌تر کردن محصول به کار می‌روند. اما هنگامی که کل چرخه زندگی مواد در نظر گرفته شود در این حالت فولاد با توجه به استحکام بالاتر، دوام بیشتر، قابلیت بازیافت، تطبیق‌پذیری و هزینه از بقیه مواد رقابتی‌تر است و در اولویت قرار می‌گیرد.

در شکل (۳) جدول مقایسه میزان انتشار دی‌اکسید کربن ملاحظه می‌شود

در آخر و در انتهای عمر کاری محصول، این مواد نیاز می‌باشد که به محل دفن پسماند انتقال یابند درحالی‌که دیگر راه اقتصادی برای بازیافت و یا استفاده مجدد موجود نباشد.

رویکرد ارزیابی چرخه زندگی:

ارزیابی چرخه زندگی ابزاری جهت مقایسه پایداری و سازگاری با محیط‌زیست جهت عملکرد و سرویس محصولات مشابه است. ارزیابی چرخه زندگی پتانسیل‌های تاثیرات زیست‌محیطی محصولات در تمام مراحل عمر کاری محصول را مورد بررسی قرار می‌دهد. رویکرد مذکور از بدو ایجاد تا انتهای عمر کاری و تا وقتی که مواد به طور کامل بازیافت می‌شوند تا به حالت اولیه برگردند را شامل می‌شوند بدون اینکه کاهشی در کیفیت رخ ندهد مانند آنچه در محصولات فولادی رخ می‌دهد.

ارزیابی چرخه زندگی شامل چهار مرحله است:

1. هدف و تعریف محدوده: معرف هدف و محدوده کاری ارزیابی میباشد.
2. فهرست چرخه زندگی: جمع‌آوری داده‌ها به منظور ایجاد فهرست محصولات. مقدار انرژی و میزان انتشار محصولات مورد بررسی قرار می‌گیرد.
3. ارزیابی اثرات چرخه زندگی: کمیت پتانسیل‌های اثرات زیست‌محیطی براساس فهرست چرخه زندگی. یکی از مهم‌ترین فاکتورها پتانسیل گرمایش جهانی می‌باشد که معرف میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای است براساس معادل انتشار گاز دی‌اکسید کربن.
4. تفسیر: معرف مفهوم مسایل زیست‌محیطی است که شامل نتیجه‌گیری و توصیه‌ها می‌باشد و استانداردهای ISO   مربوط به چرخه زندگی بر اساس استانداردهای ISO 14040:2006   و ISO 14044 2006 می‌باشد.

پایداری و ارزیابی چرخه زندگی:

در سال ۲۰۱۲ شصت عضو جهانی فولاد منشور جهانی توسعه پایدار صنعت فولاد را امضا کردند که در این منشور متعهد به توسعه اقتصاد اجتماعی و توسعه کارایی اقتصاد شرکت‌هایشان بشوند.

منشور مذکور بیانگر تعهد قطعی دنیای صنعت فولاد جهت تقبل تفکر افزایش عمر محصولات می‌باشد که بر پایه سه ستون پایداری اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی بنا شده است. صنعت فولاد از معدود صنایعی است که کارایی پایداری را در سطح جهانی به صورت مستمر پایش می‌نماید.