Maailman eniten käytetty rakennus- ja konepajamateriaali on teräs. Rakennus- ja infrastruktuuriala kuluttaa hieman yli puolet kaikesta tuotetusta teräksestä. Tämä herättää kysymyksen: onko terästuotannolla ympäristövaikutuksia?
Terästä tullaan todennäköisesti käyttämään laajasti erilaisissa rakenteissa, kuten katuhuonekaluissa, kerrostaloissa, kodeissa ja silloissa, sekä rakennekudoksessa että yksittäisissä osissa.
Teräksen arvo ympäri maailmaa on valtava. Teräksen osuus kaikista tuotetuista metalleista on noin 95 prosenttia ja sillä on merkittävä vaikutus talouksiin ja yhteiskuntaan muillakin tavoilla kuin pelkällä taloudellisella voitolla. Se on elintärkeä raaka-aine laajalle valikoimalle tavaroita ja käyttötarkoituksia mukautumiskykynsä, lujuutensa ja käytännöllisyytensä ansiosta.
Sisällysluettelo
Mikä on teräs?
Meidän tulee ensin tarkastella teräksen määritelmää ennen sen tarkastelua vaikutuksia ympäristöön. Yksinkertaisesti sanottuna teräs on seos, joka koostuu pääasiassa raudasta, hiilestä ja mangaanista sekä pienistä määristä piitä, rikkiä ja happea.
Tämä seos sisältää 2 % hiiltä ja 1 % mangaania. Kuitenkin luodaan matala-, keski- ja korkeahiiliteräksiä, ja kaupallisissa teräksissä on yleensä huomattavasti alhaisemmat näiden komponenttien pitoisuudet.
Teräksen lujuus ja kovuus ovat peräisin hiilestä, mikä tekee materiaalista myös hauraamman ja vähemmän työstettävyyden. Siksi sen varmistaminen, että teräs on käyttötarkoitukseensa sopivaa laatua, edellyttää hiilipitoisuuden huolellista valvontaa. Suurin osa teräksestä sisältää 0.35 % hiiltä, kun taas hyvin harvoissa on 1.85 %.
Teräkselle voidaan antaa asianmukaiset suorituskykyominaisuudet lisäämällä tähän seokseen muita ainesosia. Esimerkiksi kromin lisääminen johtaa ruostumattoman teräksen tuotantoon.
Terästuotannon ympäristövaikutukset
Rautamalmin muuttaminen teräkseksi alkaa kaivostoiminta, tai yksinkertaisesti sanottuna tämä on prosessin ensimmäinen vaihe. Prosessi räjäytys jne. kanssa kivihiili on erittäin saastuttava. Se vapauttaa useita epäpuhtauksia, kuten hiukkasia, hajapölyä ja rikin oksideja.
- Koksi-uuni
- Masuuni
- Hiilidioksidi
- Typpioksidit
- Rikkidioksidi
- Pöly
- Orgaaniset epäpuhtaudet
- vesi
1. Coke-uuni
Kivihiiliterva, haihtuvat orgaaniset yhdisteet, arseeni, beryllium, kromi ja muut materiaalit ovat kivihiiliuuneista vapautuvia saasteita. Ne ovat myrkyllisiä ja mahdollisesti jopa syöpää.
2. Masuuni
Rautamalmi sulatetaan tuottamaan nestemäistä rautaa masuunissa. Happiperusmenetelmä on tämän tekniikan nimi. Harkkorautaa, joka tunnetaan myös nimellä raakarauta, tuotetaan uunissa syöttämällä metallimalmin, koksin ja sulatusaineiden, kuten kalkkikiven, seosta. Harkkorauta jalostetaan sitten teräkseksi.
EAF (Electric Arc Furnace) -tekniikka on vaihtoehto, joka sulattaa teräsromua korkeissa lämpötiloissa harkkoraudan sijaan. Molemmat prosessit johtavat epäpuhtauksien, kuten hiilivetyjen, hiilimonoksidin, hiukkasten, NO2:n ja SO2:n, tuotantoon.
3. Hiilidioksidi
Hiilidioksidi (CO2) on määrällisesti suurin teräslaitosten ilmapäästöt. Malmista valmistetun teräksen määrän vaihtelut vaikuttavat hiilidioksidipäästöihin, sillä masuunit ja sienirautatehtaat vähentävät rautamalmia, joka on pääasiallinen päästöjen lähde.
Myös fossiilisten polttoaineiden käyttö uuneissa esimerkiksi lämpökäsittelyssä ja uudelleenlämmityksessä tuottaa päästöjä.
Noin puolet terästeollisuuden käyttämästä energiasta kokonaisuudessaan tulee hiilestä, jota käytetään pelkistimenä masuuneissa ja sienirautatehtaissa (prosessihiili ja muut energiamuodot). Noin 90 % teräsalan hiilidioksidipäästöistä tulee hiilestä.
4. Typen oksidit
Typpioksidipäästöjä (NOx) syntyy pääasiassa koksaamoissa, valokaariuuneissa, jälkilämmitys- ja lämpökäsittelyuuneissa, typpihappopeittauksessa ja kuljetuksissa.
Rauta- ja terästeollisuudessa vaadittavien korkeiden lämpötilojen vuoksi typen oksidien muodostumista polttoaineen palamisprosesseissa on vaikea estää, koska ilmassa on typpeä.
5. Rikkidioksidi
Rikkidioksidin (SO2) päästöt liittyvät läheisesti öljyn polttamiseen pääasiassa koksinvalmistuksessa ja lämmitysuuneissa.
6. Pöly
Suurin osa terästeollisuuden toiminnoista johtaa pölyn muodostumiseen, erityisesti masuuneihin ja koksauslaitoksiin. Ilmanvaihtojärjestelmien, suodattimien ja pölynpoistotekniikoiden kehitys on vähentänyt merkittävästi pölypäästöjä.
Yleisesti ottaen asennetut suodattimet voivat poistaa yli 99 prosenttia poistetuissa uunikaasuissa olevista pölyhiukkasista.
Pölyn metallipitoisuus – sinkki, nikkeli, kromi ja molybdeeni – poistetaan, käsitellään ja kierrätetään olennaisesti, jolloin siitä tulee arvokas sivutuote.
Todelliset ja ominaispölypäästöt ovat vähentyneet noin 80 % vuodesta 1992. Useiden vuosikymmenien ajan sammaleilla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että metallipäästöt ovat vähentyneet ensisijaisesti pölyn mukana.
Terässektorilla pölypäästöjä ei pidetä enää merkittävänä ympäristöongelmana. On huomattava, että nykyaikainen puhdistustekniikka on kallista ja energiaintensiivistä, mukaan lukien pölynkäsittely.
7. Orgaaniset epäpuhtaudet
Pääasiallinen hiilivetypäästöjen lähde on liuottimien käyttö toimenpiteissä, kuten maalaus ja puhdistus. Tuotantoprosessissa metalliromun sulattamiseen käytettävät uunit ovat pääasiallinen hiilivetypäästöjen lähde. Sulatusuunien hiilivetypäästöt voivat liittyä muutoksiin uunin prosessointiparametreissa sekä mitä todennäköisimmin romun koostumuksessa.
Suodattimien kanssa yhdistettynä tehokas pölynerotus ja savukaasujen lämpötilan hallinta voivat vähentää tiettyjä epäpuhtauksia, kuten dioksiineja, jotka ovat useimmiten kiinnittyneet pölyhiukkasiin. Kuitenkin, kuten terästehtaiden vuoden 2005 mittaustulokset osoittavat, dioksiinipäästöjä on erittäin vaikea arvioida.
8. vesi
Veden pääasiallinen käyttötarkoitus on jäähdytysprosesseissa. Prosessivettä käytetään voiteluaineena, puhdistukseen, peittaukseen ja prosessikaasujen puhdistamiseen. Myös sanitaatiovettä käytetään pienempiä määriä.
Siellä missä merivettä on saatavilla, lämmönvaihtimet käyttävät sitä enimmäkseen epäsuoraan jäähdytykseen. Tämä osoittaa, että korkeintaan muutaman asteen lämpötilan nousu ei vaikuta veteen, kun se vapautuu uudelleen. Muissa tapauksissa jäähdytystekniikoissa käytetään järvien ja vesistöjen pintavettä.
Pintavettä käytetään yleisesti myös prosessivedenä terästehtaissa; puhdistusprosessien, kuten sedimentoinnin ja öljyveden erotuksen, jälkeen se voi saavuttaa yli 90 %:n kierrätysasteen. Kunnallista vettä käytetään sanitaatiokäytön lisäksi vaatimattomissa määrin myös prosessiveteen.
Yhteenveto
Monet teräsyritykset eivät tällä hetkellä noudata parhaita käytäntöjä teräksen valmistuksen ympäristövaikutusten ja päästöongelmien ratkaisemisessa. Säännösten noudattaminen ja terästeollisuuden aiheuttaman ilmansaasteiden vähentäminen edellyttää nopeita ja suuria toimia.
Yksi tapa vähentää teollisuuden saastuminen on käyttää hiilidioksidin talteenotto ja sitominen (CCS), joka poistaa hiilidioksidia teollisuuslaitoksista sen lähteellä. CCS on kuitenkin kallis ja energiaintensiivinen prosessi, joka voi myös olla erittäin vahingollinen.
Tutkimusten mukaan hiilen jne. polttaminen saattaa lisätä päästöjä 25 %, kun käytetään CCS:ää. Ainoa toteuttamiskelpoinen vaihtoehto on edullinen ja erittäin tehokas tapa kattaa laajoja alueita.
Suositukset
- 9 parasta hiilijalanjälkikurssia
. - 18 tapaa pienentää hiilijalanjälkeä kotona
. - Syitä, miksi hiilinielut ovat tärkeitä
. - 11 hiilinegatiivista tuotetta, jotka vähentävät kasvihuonepäästöjä
. - Mitä keinotekoiset hiilinielut ovat, miten ne valmistetaan?
Pohjimmiltaan intohimoinen ympäristönsuojelija. Johtava sisällöntuottaja EnvironmentGossa.
Pyrin kouluttamaan yleisöä ympäristöstä ja sen ongelmista.
Kyse on aina ollut luonnosta, meidän tulee suojella, ei tuhota.