پایگاه خبری تحلیلی ایراسین، استارت‌آپ «بوستون متال» (Boston Metal) که در زمینه تولید فولاد سبز فعالیت می‌کند، به‌تازگی بزرگ‌ترین رآکتور خود را برای تولید فولاد، با موفقیت راه‌اندازی و بیش از یک تن از این فلز را تولید کرده است.

آخرین دستاورد شرکت این بوده که یک گام به تجاری‌سازی تکنولوژی خود نزدیک‌تر شده است. فرآیند این شرکت از برق برای تولید فولاد استفاده می‌کند، و بسته به منبع این برق، می‌تواند تولید فولاد را پاک‌تر کند. در جهان سالانه حدود ۲ میلیارد تن فولاد تولید می‌شود که در این فرآیند بیش از ۳ میلیارد تن دی‌اکسید کربن منتشر می‌شود. با اینکه هنوز مراحل زیادی باقی مانده تا این شرکت به مقیاس مورد نیاز برای تأثیرگذاری در صنعت فولاد برسد، دستاورد اخیر نشان می‌دهد که می‌توان این فرآیند را در مقیاس بزرگ‌تر اجرا کرد. کار روی این رآکتور در ووبرن، ماساچوست از مدت‌ها پیش آغاز شده بود و ساخت آن در سال ۲۰۲۲ تقریباً به پایان رسید. در سال‌های پس از آن، این شرکت از رآکتور برای تولید سایر فلزات به صورت آزمایشی استفاده کرد و سپس آن را برای تولید فولاد بازطراحی کرد.

رویکرد بوستون متال بسیار متفاوت از کارخانه‌های فولادسازی معمولی است. فولادسازی معمولاً شامل کوره بلند است که از سوختی مبتنی بر زغال‌سنگ به نام کُک استفاده می‌کند تا واکنش‌های لازم برای تبدیل سنگ آهن به آهن (ماده اصلی فولاد) را انجام دهد. کربن موجود در کُک با اکسیژن استخراج شده از سنگ آهن ترکیب می‌شود که در نهایت به صورت دی‌اکسید کربن آزاد می‌شود.

شرکت بوستون متال به جای روش‌های سنتی، از برق در فرآیندی به نام الکترولیز اکسید مذاب (MOE) استفاده می‌کند. در این روش، سنگ آهن به همراه مواد دیگر وارد یک رآکتور شده و سپس جریان برق از آن عبور می‌کند. این فرآیند مخلوط را تا حدود ۱۶۰۰ درجه سلسیوس (۲۹۰۰ درجه فارنهایت) گرم کرده و واکنش‌های لازم برای تولید آهن را فعال می‌کند. سپس این آهن به فولاد تبدیل می‌شود. نکته مهم برای محیط‌زیست این است که این فرآیند به جای انتشار دی‌اکسید کربن (این گاز گلخانه‌ای شناخته‌شده)، اکسیژن آزاد می‌کند. اگر منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید یا انرژی هسته‌ای به عنوان منبع برق استفاده شوند، این روش می‌تواند اثرات زیست‌محیطی تولید فولاد را تقریباً به طور کامل حذف کند.

فرآیند MOE در مؤسسه MIT توسعه داده شد و شرکت بوستون متال در سال ۲۰۱۳ برای تجاری‌سازی این تکنولوژی تأسیس شد. از آن زمان، شرکت تلاش کرده این تکنولوژی را از مقیاس آزمایشگاهی، با رآکتورهایی تقریباً به اندازه یک فنجان قهوه، به مقیاس بسیار بزرگ‌تر گسترش دهد که الان می‌توانند در هر بار مقدار زیادی فلز تولید کنند. این موضوع برای صنعتی که در مقیاس میلیاردها تن در سال فعالیت می‌کند، حیاتی است.

یکی از اجزای کلیدی طراحی شرکت بوستون متال، آند است. آند در واقع یک قطعه فلزی گرد است که درون رآکتور قرار می‌گیرد و امکان انتقال برق به داخل رآکتور و فعال کردن واکنش‌های لازم را فراهم می‌کند. این آند به صورت نظری، نباید در طول عملیات خود دچار تغییر یا تخریب شود و باید دست‌نخورده باقی بماند. اما در واقعیت، این اتفاق ممکن است نیفتد. اگر شرایط محیطی یا پارامترهای عملیاتی (مانند دما، ترکیب الکترولیت یا شدت جریان) به خوبی تنظیم نشده باشند، آند ممکن است دچار فرسایش، تخریب یا آسیب شود.

رووردینک می‌گوید در چند سال گذشته، این شرکت پیشرفت زیادی در جلوگیری از تخریب آندهای بی‌اثر داشته است. مرحله کنونی کار پیچیده‌تر است، زیرا اکنون شرکت در حال اضافه کردن چند آند به یک رآکتور واحد است. در رآکتورهای آزمایشگاهی، تنها یک آند وجود دارد و اندازه آن بسیار کوچک است. رآکتورهای بزرگ‌تر به آندهای بزرگ‌تر نیاز دارند و در یک مرحله، اضافه کردن تعداد بیشتری آند ضروری می‌شود. رووردینک می‌گوید دستاورد اخیر ادامه‌ای بر اثبات قابلیت توسعه روش بوستون متال است: ساخت رآکتورهای بزرگ‌تر، اضافه کردن آندهای بیشتر، و سپس ترکیب چند رآکتور در یک کارخانه واحد برای تولید حجم مورد نیاز از مواد.

اکنون که شرکت بوستون متال اولین مرحله استفاده از رآکتور چند آندی را برای تولید فولاد به پایان رسانده است، برنامه این است که به بررسی چگونگی وقوع واکنش‌ها در این مقیاس بزرگ‌تر ادامه دهد. این آزمایش‌ها به شرکت کمک خواهد کرد تا هزینه تولید محصولات خود را بهتر درک کند.

رووردینک می‌گوید: گام بعدی ساخت سیستمی حتی بزرگ‌تر است - چیزی که در تأسیسات بوستون جا نخواهد شد. در حالی که رآکتور با اندازه فعلی می‌تواند در حدود یک یا دو تن ماده در یک ماه تولید کند، تجهیزات در مقیاس واقعی صنعتی قادر خواهند بود همین مقدار فلز را در حدود یک روز تولید کنند. او بیان می‌کند که این کارخانه نمایشی باید اواخر سال ۲۰۲۶ راه‌اندازی شود و در سال ۲۰۲۷ آغاز به کار کند. در نهایت، شرکت امیدوار است تکنولوژی خود را به تولیدکنندگان فولاد واگذار کند.

در صنعت فولاد و سایر صنایع سنگین، مقیاس کار به طرز شگفت‌آوری بزرگ است. شرکت بوستون متال بیش از یک دهه است که در این زمینه فعالیت می‌کند، و دیدن پیشرفت این شرکت در مسیر تبدیل شدن به یکی از بازیگران این صنعت عظیم، بسیار جالب است.

منبع: MIT Technology Review