صنعت فولاد هرچند به‌عنوان یک صنعت آب‌بر شناخته شده، اما واقعیت این است که در برابر بخش‌هایی چون کشاورزی مصرف کل آب در صنعت بسیار اندک و ناچیز به‌شمار می‌رود.
اما موضوع این است که کشور ما با بحران آب روبه‌رو است و از آنجا که بسیاری از شرکت‌های فولادسازی کشور در مناطق فلات مرکزی ایران واقع شده‌اند، راهکارهایی که بتوانند ما را در جهت بهینه‌سازی مصرف آب در این صنعت به پیش ببرد، ضروری به‌نظر می‌رسد.
براساس شاخص جهانی فولاد برای تولید هر کیلوگرم فولاد به ۸ لیتر آب نیاز است که این شاخص در میان فولادسازان ایرانی به‌خاطر استفاده از فناوری‌های گوناگونی متغیر است؛ چراکه هر اندازه فناوری‌ها بروز باشد، به همان اندازه نیز مصرف آب کاهش خواهد یافت. درباره میزان مصرف آب در صنعت فولاد و راهکارهایی برای بهینه‌سازی مصرف آب در این صنعت، ما با ابوذر طاهری‌زاده، کارشناس حوزه فولاد به گفت‌وگو نشسته ایم. طاهری‌زاده کارشناس ارشد مهندسی مواد و دکترای مهندسی مکانیک از دانشگاه ویندزر کانادا است. او عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مواد و معاون آموزشی پژوهشکده فولاد در دانشگاه صنعتی اصفهان است. طاهری‌زاده در بسیاری از طرح‌های مطالعاتی و بروزسازی فناوری شرکت فولاد مبارکه مشارکت داشته است. در ادامه مشروح این گفت‌وگو را می‌خوانید.
درباره میزان مصرف آب و مشکل کم‌آبی که در حال تبدیل شدن به یک موضوع جهانی است، چه اقدامات عملی می‌توان انجام داد؟
بدون شک میزان مصرف آب در دو دهه اخیر با رشد بی‌سابقه‌ای همراه بوده و پیش‌بینی می‌شود این رشد در سال‌های پیش‌رو نرخ سریع‌تری به خود بگیرد که عامل اصلی آن افزایش بی‌سابقه جمعیت زمین و تغییر شیوه زندگی و در نتیجه افزایش تقاضا در زمینه‌های خانگی، کشاورزی و صنعتی است. پیش‌بینی می‌شود اگر با همین نرخ افزایش مصرف آب در دنیا روبه‌رو باشیم میزان مصرف در سال۲۰۳۰ حدود ۵ برابر میزان مصرف در سال ۲۰۰۰ خواهد بود. تنش آب شاخصی جهانی است که برمبنای میزان منابع آب موجود در سال به ازای هر فرد در کشور محاسبه می‌شود.
در حقیقت تنش آب در یک کشور یا منطقه هنگامی رخ می‌دهد که میزان تقاضا برای آب مصرفی بیش از میزان منابع موجود و در دسترس در آن کشور در یک بازه زمانی مشخص باشد. چنانچه تنش آب در جهت کاهش آن مدیریت نشود به‌تدریج باعث از بین رفتن منابع آبی، چه از نظر کمی و چه از نظر کیفی خواهد شد. براساس آمارهای ارائه‌شده از سوی سازمان‌های جهانی، کشور ایران به همراه بسیاری از کشورهای منطقه خاورمیانه و شمال افریقا جزو کشورهایی هستند که هم‌اکنون سطح تنش در آنها بالاست. همچنین پیش‌بینی شده که در صورت تغییر نکردن الگو و میزان سرانه مصرف در بخش‌های مختلف خانگی، صنعت، خدمات و کشاورزی، تنش آب تا ۳۰ سال آینده در کشورمان شدیدتر از حال حاضر می‌شود. به عبارت دیگر براساس این آمار تا سال ۲۰۴۰ میلادی ۳۳ کشور دارای سطح تنش آب بسیار بالا (وخیم) خواهند بود که از این ۳۳ کشور ۱۴کشور در منطقه خاورمیانه خواهد بود و کشور ما نیز جزو این فهرست است.
سهم میزان مصرف آب در صنعت ایران به چه میزان است؟
میزان متوسط مصرف آب در دنیا در بخش‌های کشاورزی حدود ۷۵درصد و مابقی به ترتیب در بخش‌های صنعتی و سپس مصارف شهری و خانگی و تجاری است. البته الگوی میزان مصرف در بخش‌های مختلف و در کشورهای مختلف بستگی به منطقه هر کشور (شرایط اقلیمی و جغرافیایی) و میزان توسعه‌یافتگی یا صنعتی بودن آنها دارد. براساس آمار رسمی ارائه‌شده از سوی مسئولان وزارت نیرو، در حال حاضر سالانه حدود ۹۰میلیارد مترمکعب آب در کل کشور مصرف می‌شود که در این میان بخش کشاورزی با بیش از ۹۰درصد بالاترین سهم را دارد. بدین ترتیب سایر بخش‌ها شامل صنعت، خانگی، عمومی و تجاری روی‌هم‌رفته کمتر از ۱۰درصد از آب کشور را مصرف می‌کنند.
در مقابل سهم بخش خانگی شامل شهر و روستا از مصرف آب حدود ۶درصد برآورد می‌شود. مابقی ۴درصد مصرف سهم کل صنعت و دیگر بخش‌های تولیدی و تجاری است. با این وجود هرچند میانگین مصرف آب خانگی در ایران ۲ تا ۳برابر متوسط جهانی است و آب زیادی در این بخش هدر می‌رود، اما باید گفت به‌دلیل سهم اندک این بخش در مقابل سایر بخش‌ها، اولویت دادن به این بخش برای مهار مصرف چندان منطقی نیست. بنابراین با تاکید بر اینکه تمام بخش‌های مصرف‌کننده آب باید صرفه‌جویی حداکثری را در دستورکار خود قرار دهند، ولی برای عبور از بحران کم‌آبی در کشور که هر روز بر دامنه آن افزوده می‌شود، به‌نظر می‌رسد مدیریت کاهش مصرف در بخش کشاورزی که اجرای برنامه‌های مفصل و جامع و در عین حال نه‌چندان پیچیده قابل تحقق است، می‌تواند راهگشا باشد.
در رابطه با میزان مصرف متوسط در بخش‌های مختلف صنعتی کشور نتایج آمارهای ارائه‌شده از سوی سازمان صنعت، معدن و تجارت نشان می‌دهد در سال۹۰ بالاترین سهم مصرف آب در میان گروه‌های فعالیت صنعتی در بخش «صنایع تولید مواد و محصولات شیمیایی» با میزان ۴۰درصد کل مصرف صنایع متوسط و بزرگ کشور بوده است. «صنایع مواد غذایی و آشامیدنی» با ۲۰درصد و «تولیدات فلزات اساسی» با ۱۳درصد آب مصرفی صنعت را استفاده کرده‌اند. پس از این ۳ گروه یادشده، صنایع تولید زغال کک، پالایشگاه‌های نفت و سوخت‌های هسته‌ای، صنایع تولید محصولات کانی غیرفلزی، صنایع تولید کاغذ، سلولزی و محصولات کاغذی و صنایع ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی به ترتیب بزرگترین صنایع مصرف‌کننده آب در کشور هستند که مصرف آنها در بازه ۴ تا ۶درصد قرار می‌گیرد. با بررسی آمار ارائه شده می‌توان دریافت که کل میزان مصرف آب در صنایع تولید فولاد کشور به همراه دیگر صنایع تولید فلزات اساسی مانند آلومینیوم و مس روی‌هم‌رفته حدود ۳درصد کل آب کشور است.
مصرف آب صنعت فولاد چقدر است؟
درباره صنعت فولاد میزان مصرف آب به ازای تولید هر تن فولاد خام به‌شدت به عواملی چون نوع فرآیندهای تولید، نرخ محصولات تولیدی و سطح فناوری‌های مورد استفاده در هر واحد صنعتی بستگی دارد. در سال ۲۰۱۱میلادی یک ابرپروژه بین‌المللی در زمینه مدیریت مصرف آب در صنعت فولاد با محوریت انستیتوی بین‌المللی آهن و فولاد و با مشارکت ۲۹مجتمع بزرگ تولید آهن و فولاد از ۵ قاره جهان با سطوح فناوری و نیز اقلیم آب و هوایی متنوع در طول دو سال اجرا شد. حاصل این پروژه آمار و ارقام و اطلاعات طبقه‌بندی شده و متنوعی است که به‌عنوان ورودی برای استفاده و ارائه راهکارهای موثر و فراگیر در مدیریت بهینه مصرف آب در صنعت فولاد به‌کار رفته است. همچنین در این پروژه سعی شده که با مقایسه الگوهای مصرف و راهبردهای مدیریت آب در هر یک از مجتمع‌ها یک نتیجه‌گیری جامع در زمینه فناوری‌های کاهنده آب، بازیافت پساب و محیط‌زیست ارائه شود.
نکته مهم در این پروژه محدوده بسیار باز مصرف سرانه آب به ازای تولید هر تن فولاد در این شرکت‌ها است که از ۱ تا ۱۵۰ مترمکعب بر تن بوده است. به‌طور متوسط میزان مصرف سرانه آب به ازای تولید هر تن فولاد در میان تمام این شرکت‌ها چیزی حدود ۲۸ مترمعکب بر تن بوده که از این میزان متوسط حدود ۱/۵درصد بازیافت شده و به خطوط تولید بازمی‌گردد و ۳درصد به طور معمول به‌صورت بخار و ضایعات دیگر هدر می‌رود و بقیه دورریز می‌شود. به‌طور کلی مهمترین موارد مصرف آب در صنعت فولاد عبارتند از: خنک‌کاری، (تجهیزات، کوره‌ها، محصولات میانی تولیدشده آهنی و فولادی، کک فرآوری‌شده و... ) منبع بخار مورد استفاده در فرآیند تولید یا نیروگاه‌های برق، کنترل، فرو نشاندن و پاک‌سازی غبارها و گازهای آلوده‌کننده، تمیزکاری سطوح و زدودن پوسته‌های اکسیدی، محلول‌های خطوط اسیدشویی، حلال محیط آبی به منظور روان‌کاری‌های روغنی یا پایه آب، غبارزدایی مواد اولیه و درنهایت مصارف شست‌وشو و....
مهمترین پارامترهای موثر بر میزان مصرف آب برای تولید هر تن فولاد عبارتند از: نوع محصولات، فرآیندهای تولید مورد استفاده در کارخانه برای تولید آهن و فولاد، سطح فناوری و نوع طراحی دستگاه‌ها و ماشین‌آلات در زمینه‌های مصرف آب و میزان بازیابی و تصفیه آب در سیستم تولید. البته نکته بسیار مهم میزان آبی است که به ازای تولید هر تن فولاد با استفاده از سیستم‌های تصفیه پساب به سیستم برگردانده می‌شود. به‌طور کلی امرزوه در تمامی کشورهای پیشرفته سعی بر آن است که میزان آب تلف‌شده در صنعت تولید فولاد (به‌صورت بخار دورریز یا پساب غیرقابل بازیافت) به حداقل میزان و درنهایت نزدیک به صفر برسد. بزرگترین واحدهای مصرف‌کننده آب در صنعت فولاد به ترتیب عبارتند از: واحد آهن‌سازی (کوره بلند)، واحد نورد گرم، واحد نورد سرد، واحد کک‌سازی، واحد کوره قوس الکتریکی، واحد ریخته‌گری پیوسته و بقیه واحدها.
با چه راهکاری می‌توان به بهینه‌ترین میزان مصرف آب در صنعت فولاد رسید؟
به‌طور کلی تمامی راهکارها و برنامه‌ریزی‌های موجود و پیش‌رو برای مدیریت پایدار مصرف آب در صنعت فولاد را می‌توان به ۳دسته اصلی زیر تقسیم‌بندی کرد: راهکارهای موثر در کاهش مصرف آب(Reduce)، راهکارهای موثر در استفاده مجدد و چندباره از آب در فرآیندهای مختلف تولید (Reuse) و درنهایت راهکارهای موثر در بازیافت آب یا تصفیه پساب تولیدی (Recycie). این استراتژی مدیریتی به ۳استراتژی یا ۳R معروف است.
براساس نتایج به‌دست آمده از تحقیقات و مستندات ارائه‌شده در حال حاضر مهمترین راهبردهای پیشنهادی برای کاهش مصرف آب در کارخانه‌های صنعتی تولید فولاد عبارتند از: ۱- استفاده هرچه بیشتر از سیستم‌های آبی با سیکل بسته یا نیمه‌بسته با راندمان بالا برای سیکل‌های خنک‌کاری فرآیندهای تولیدی یا نیروگاهی (برای مثال برج‌های خنک‌کننده)، ۲- استفاده نکردن از سیستم‌های دررو یا یکبار مصرف در خنک‌کاری تولیدی یا نیروگاهی، ۳- طراحی مدارهای سیکل آبی به‌منظور استفاده از آب خروجی واحدی به‌عنوان ورودی واحد دیگر با توجه به میزان کیفیت آب مورد نیاز هر واحد، ۴- استفاده از سیستم‌های موثر و بروز بازیافت و تصفیه پساب تولیدی، ۵- جایگزین کردن یا افزودن فناوری‌های خشک یا بدون آب به‌جای سیستم‌های کنونی مثل، فرآیند خنک‌سازی کک بدون آب، گرانوله‌سازی خشک سرباره و بازیابی حرارتی و استفاده از غبارگیرهای خشک. درباره پروژه‌های توسعه‌ای صنایع فولادی که در حال برنامه‌ریزی برای انتخاب محل هستند، موارد زیر به طور حتم باید در هنگام تهیه طرح توجیه فنی و اقتصادی پروژه به منظور برخورد نکردن به مشکلات بعدی در زمینه تامین منابع آبی در نظر گرفته شوند: ۱- انتخاب محل‌هایی با امکان دسترسی و تامین حداقل میزان آب مورد نیاز فرآیندهای تولید با نگاهی به آینده ۲- استفاده از فرآیندها و فناوری‌های بروز و دارای کمترین میزان مصرف آب برای تولید ۳- طراحی خطوط براساس پیش‌بینی سیکل‌های بازاستفاده در خطوط مختلف تولید ۴- پیش‌بینی و طراحی براساس سیکل‌های تمام بسته در حداکثر محل‌های قابل استفاده از این فناوری ۵- پیش‌بینی واحدهای بازیافت و تصفیه پساب بروز و موثر در کنار طرح با ظرفیت و کیفیت مناسب.
البته لازم به ذکر است برای انتخاب و اجرای هر یک از این راهکارهای ابتدایی باید تحقیقات و بررسی‌های علمی و کارشناسی جامعی روی نیازسنجی و امکان‌سنجی آن موارد از سوی متخصصان این امر شود تا ضمن ایجاد کمترین تغییرات در سیستم فعلی با صرف کمترین هزینه‌ها بتوان به سازگارترین، بهینه‌ترین و موثرترین راهکار ممکن در جهت بهینه کردن مصرف آب در صنعت فولاد دست پیدا کرد.