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ग्रीन स्टील का नया युग

इस्पात पुलों, ट्रेनों, इमारतों और आधुनिक उद्योग को सहारा देता है, लेकिन इसे कोयले से बनाने की पारंपरिक विधि से भारी उत्सर्जन होता है। हम ब्लास्ट फर्नेस के अंदर जाते हैं, और रीसाइक्लिंग, कार्बन कैप्चर, बायोकार्बन, डायरेक्ट-रिड्यूस्ड आयरन, हरित हाइड्रोजन और पिघले ऑक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस समेत साफ तरीकों को देखते हैं। कुछ से पहले ही इस्पात बन रहा है, बाकी अभी प्रयोग के दौर में हैं। भरपूर स्वच्छ बिजली के साथ, यह जरूरी सामग्री हरित स्टील के नए दौर में प्रवेश कर सकती है।

(चित्रित मार्गदर्शिका जल्द ही आ रही है)

प्रभावगतिलागतपरिपक्वताप्रकृति

2.6कुल मिलाकर

इस समाधान की रेटिंग कैसी है

  • प्रभाव4 / 5बड़ा उत्सर्जक, जिसे रीसाइक्लिंग और साफ उत्पादन काफी हद तक सुधार सकते हैं।
  • गति2 / 5रीसाइक्लिंग का असर जल्दी होता है, लेकिन नई इस्पात मिलों और स्वच्छ हाइड्रोजन में साल लगते हैं।
  • लागत2 / 5हरित स्टील के विकल्प आज कोयले से बने इस्पात से काफी महंगे हैं।
  • परिपक्वता2 / 5स्क्रैप रीसाइक्लिंग परिपक्व है; हाइड्रोजन इस्पात प्लांट अभी बस शुरू हो रहे हैं।
  • प्रकृति3 / 5इस्पात कारखानों के आसपास हवा साफ होगी, लेकिन लौह अयस्क का खनन जारी रहेगा।

प्रश्नोत्तरी

10 में से प्रश्न 1

वैश्विक कार्बन उत्सर्जन में इस्पात बनाने का कितना हिस्सा है?

स्कोर 0 / 10

प्रतिलिपि

जब से इंसानों ने धातु गढ़ना सीखा है, उन्हें धातुएँ पसंद रही हैं, और सिर्फ इसलिए नहीं कि वे चमकती हैं। कांसे ने उन्हें पाषाण युग से बाहर निकाला, और लौह युग के साथ आया इस्पात। कांसे से ज्यादा मजबूत, सख्त और टिकाऊ इस्पात ने ट्रेनों से लेकर गगनचुंबी इमारतों तक, सब कुछ बनाने की बुनियाद रखी।

लेकिन इस्पात बनाने से हानिकारक ग्रीनहाउस गैसें निकलती हैं, और अब यह वैश्विक कार्बन उत्सर्जन के पूरे 8% के लिए जिम्मेदार है [1-4], जो विमानन और जहाजरानी को मिलाकर भी ज्यादा है [5-8]। और 2050 तक मांग 50% बढ़ने वाली है [1,9], इसलिए इंसानियत को बेहतर, ज्यादा पर्यावरण-अनुकूल तरीका चाहिए। और जल्दी!

हरित स्टील के युग में आपका स्वागत है!

आधुनिक दुनिया सचमुच इस्पात से बनी है। इंसान हर साल इसकी लगभग 2 अरब मीट्रिक टन मात्रा इस्तेमाल करते हैं [3,10], और उसका आधा निर्माण में लगता है [11,12,13], जिससे हर 3 दिन में मैनहैटन जितना इलाका बन जाता है [14]। दरअसल, इंसानों को इस्पात इतना पसंद है कि खनन से निकाली गई धातुओं का 92% इसे बनाने में इस्तेमाल होता है [15,16,17]।

लेकिन इस्पात आखिर बनता कैसे है? और यह इतना प्रदूषणकारी क्यों है?

आधुनिक औद्योगिक इस्पात निर्माण की शुरुआत सबसे पहले अंग्रेज़ Henry Bessemer ने 1856 में की थी [18,19,20]। उनके तरीकों ने आगे चलकर Empire State Building और Burj Khalifa जैसी शानदार इमारतें बनाने का रास्ता खोला। लेकिन इतना सारा बढ़िया इस्पात बनाने से पहले, आपको मुख्य चीजें निकालनी पड़ती हैं: लौह-अयस्क कहलाने वाली लोहे से भरपूर चट्टानें, और कोयले जैसा कार्बन का स्रोत [21]।

इनसे हम चरण एक, अयस्क से लोहा अलग करना शुरू कर सकते हैं: पहले लौह-अयस्क को ज्यादा कार्बन वाले कोयले और चूना पत्थर के साथ ब्लास्ट फर्नेस में मिलाइए, और मिश्रण को गर्मागर्म 1,600°C पर पकाइए [21-24]। इससे कोयले का कार्बन अयस्क के साथ प्रतिक्रिया करके पिघला हुआ ‘पिग आयरन’ [25] और कार्बन डाइऑक्साइड गैस बनाता है।

फिर आता है चरण दो, इस्पात बनाने के लिए लोहे को मजबूत करना: पिघली धातु को बेसिक ऑक्सीजन फर्नेस नाम के दूसरे फर्नेस में डालिए और उसमें उच्च-दबाव वाली ऑक्सीजन भरिए। यह गर्म धातु में बचे कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करती है [26,27], और और भी ज्यादा कार्बन डाइऑक्साइड गैस बनाती है। इससे लोहे में कार्बन की मात्रा मजबूती और टिकाऊपन के लिए सही स्तर तक घट जाती है [28]।

नतीजा? आपने इस्पात बना लिया!

और बदकिस्मती से, ढेर सारी कार्बन डाइऑक्साइड भी। दरअसल, हर एक मीट्रिक टन इस्पात बनने पर लगभग 2 मीट्रिक टन CO2 निकलती है [29,30]। इस्पात उद्योग लगभग उतनी ही CO2 छोड़ता है जितनी पूरा यूरोपीय संघ [4,31,32]। इस्पात दिखने जितना चमकदार और साफ नहीं है!

तो इंसानियत हरित स्टील के नए युग तक कैसे पहुँच सकती है? तलाशने के लिए छह समाधान हैं [2,33-35]:

  • रीसाइक्लिंग
  • कार्बन कैप्चर
  • बायोकार्बन
  • DRI
  • हरित हाइड्रोजन
  • पिघले ऑक्साइड का इलेक्ट्रोलिसिस

एक विकल्प है इस्पात की रीसाइक्लिंग। पवन और सौर जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस चलाकर इस्पात रीसायकल किया जा सकता है [2,3,36,37,38]। यह ऐसे मौजूदा इस्पात कबाड़ को पिघला सकता है जो वरना बेकार हो जाता, और उसे रीसायकल करके नया इस्पात बना सकता है, जिससे शुरुआत से बनाने के मुकाबले CO2 उत्सर्जन 85% तक घट जाता है [39,40]। लेकिन रीसाइक्लिंग शुरुआत तो है, फिर भी इस्पात पहले से ही धरती पर सबसे ज्यादा रीसायकल होने वाली सामग्री है [3,41], और सिर्फ रीसाइक्लिंग से चमकदार चीज़ के लिए इंसानियत की कभी न मिटने वाली भूख पूरी नहीं हो सकती! [3,9,21,34,42-44]

तो अगला समाधान है पारंपरिक इस्पात निर्माण से निकलने वाली सारी कार्बन डाइऑक्साइड को पकड़ने की कोशिश करना [35,45], उसे भूमिगत भंडारों में जमा करना [46] और हवा को प्रदूषित करने से रोकना। इसे कार्बन कैप्चर कहते हैं, और सैद्धांतिक रूप से यह इस्पात निर्माण से निकलने वाली CO2 को काफी घटा सकता है [9,11,33-35,47]। लेकिन कार्बन कैप्चर सारी CO2 नहीं पकड़ सकता [11,47,48] और पकड़ी गई गैस के फिर से पर्यावरण में रिसने का जोखिम रहता है [49-51]। और क्योंकि इसमें बहुत ऊर्जा लगती है, और फिलहाल इसकी कीमत भी काफी भारी है, यह अकेले हरित स्टील का युग नहीं ला पाएगा [9,11,33,34,47,48]।

इससे बेहतर तरीका है इस्पात निर्माण के सबसे गंदे और सबसे प्रदूषणकारी हिस्से को पूरी तरह बदल देना: कोयला। और यह अगली विधियाँ कर सकती हैं…

पहला तरीका है बायोकार्बन [33,35,52]। कई कंपनियाँ ब्लास्ट फर्नेस में लौह-अयस्क के साथ प्रतिक्रिया के लिए इस्तेमाल होने वाले कोयले को [53-56] लकड़ी या दूसरे वनस्पति पदार्थ जैसे टिकाऊ बायोमास से बने कार्बन स्रोत से बदलने के प्रयोग कर रही हैं। बायोमास इस्पात निर्माण के दोनों चरणों में फर्नेस गर्म करने वाले कोयले की जगह भी ले सकता है [35,57]। और क्योंकि पेड़ खास तौर पर इसी काम के लिए लगाए जाते हैं, इससे इस्पात निर्माण के ज्यादातर उत्सर्जन कार्बन तटस्थ हो जाते हैं [33,52,56,57], जो सुनने में बढ़िया लगता है! लेकिन टिकाऊ तरीके से कितना बायोकार्बन बनाया जा सकता है इसकी सीमाएँ हैं [9,52,58], इसलिए इस्पात को कार्बन-मुक्त करने में इसकी बड़ी भूमिका होने की संभावना कम है।

इससे कहीं ज्यादा उम्मीद वाला तरीका है Direct Reduced Iron नाम की प्रक्रिया का इस्तेमाल। इसमें आमतौर पर ब्लास्ट फर्नेस में कोयले की जगह जीवाश्म गैस इस्तेमाल होती है, जिससे बहुत कम तापमान और बहुत कम उत्सर्जन के साथ अयस्क से लोहा अलग किया जाता है [9,11,33-35,59,60]। यह इतना असरदार है कि इसे दुनिया भर में पहले ही तेजी से बढ़ाया जा रहा है [61,62,63]। बस समस्या यह है कि गैस इस्तेमाल करने से इस्पात निर्माण के पहले चरण का उत्सर्जन घट तो सकता है, लेकिन प्रक्रिया से पूरी तरह खत्म नहीं हो सकता [47]।

खुशकिस्मती से, लौह-अयस्क में अगली चीज़ मिलाने से हम काफी करीब पहुँच सकते हैं: हरित हाइड्रोजन। इसे पवन और सौर जैसे स्रोतों की नवीकरणीय ऊर्जा से पानी से हाइड्रोजन अलग करके बनाया जाता है [64,65,66]। और जीवाश्म गैस की तरह, इसे भी अयस्क से लोहा अलग करने में इस्तेमाल किया जा सकता है। लेकिन गैस के उलट, हरित हाइड्रोजन बिल्कुल भी CO2 नहीं बनाता [9,11,33,35,67-70], यानी इस्पात निर्माण के पहले चरण से कार्बन उत्सर्जन लगभग खत्म हो जाता है [44,71,72]।

प्रक्रिया के चरण 2 में, लोहे को इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में इस्पात में बदला जा सकता है [44,70,72]। कुछ कार्बन अब भी मिलाना पड़ता है, लेकिन यह इस्पात कबाड़, जैव-कचरे, या प्लास्टिक और पुराने टायर जैसी रीसायकल सामग्री से आ सकता है [73,74]। और यह सब ग्रीन बिजली से चल सकता है [69,70]।

मिलकर, ये तरीके इस्पात निर्माण के कार्बन उत्सर्जन को 95% से ज्यादा घटा सकते हैं [9,44,60,67,71]।

स्वीडन पहले ही इस तरह हरित स्टील बनाना शुरू कर रहा है [75], और कई दूसरे देश भी इस तकनीक को आजमा रहे हैं [11,63,76-81]। लेकिन हाइड्रोजन इस्पात को वैश्विक हकीकत बनाने के लिए, हाइड्रोजन उत्पादन और नवीकरणीय ऊर्जा, दोनों को काफी बढ़ाना होगा, जो कोई आसान काम नहीं है [9,70,82-84]।

लेकिन क्या हो अगर हाइड्रोजन बनाने की जरूरत को पूरी तरह दरकिनार करने का कोई तरीका हो?

पिघले ऑक्साइड का इलेक्ट्रोलिसिस अमेरिका और ब्राज़ील में आजमाई जा रही एक विधि है, जो अयस्क से लोहा अलग करने के लिए सीधे नवीकरणीय बिजली का इस्तेमाल करती है, और उप-उत्पाद के तौर पर सिर्फ ऑक्सीजन बनाती है [33,35,85,86]। हाइड्रोजन की तरह, इससे प्रक्रिया से होने वाला सीधा CO2 उत्सर्जन लगभग खत्म हो जाता है, लेकिन यह कहीं ज्यादा ऊर्जा-कुशल तरीके से हो सकता है [87], और हाइड्रोजन बनाने की महंगी और ऊर्जा-खपाऊ प्रक्रिया को दरकिनार कर सकता है।

यह तरीका अभी बड़े पैमाने पर साबित नहीं हुआ है और फिलहाल इसमें बहुत गर्मी और बिजली लगती है [85], लेकिन कम तापमान वाले दूसरे विकल्पों पर भी काम हो रहा है। मिलकर, वे भविष्य की एक रोमांचक झलक दिखाते हैं!

तो क्या इंसानियत एक चमकदार नए युग की दहलीज पर है?

अनुसंधान और विकास में सही निवेश, नवीकरणीय बिजली उत्पादन के लगातार विस्तार, और सहायक नीतिगत माहौल के साथ [2,3,9,33-35], इंसानियत आखिर अपनी मंजिल तक पहुँच सकती है: हरित स्टील का युग!

विशेषज्ञ सलाहकार

हम इनका शुक्रिया अदा करना चाहते हैं

Wido Witecka

स्वतंत्र विशेषज्ञ

इस्पात और उद्योग डीकार्बनाइज़ेशन सलाहकार

Caitlin Swalec

ग्लोबल एनर्जी मॉनिटर

कार्यक्रम निदेशक: भारी उद्योग

अन्य वीडियो

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हाइड्रोजन इस्पात और वास्तविक परियोजनाएँ

पिघला हुआ ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस

अधिक जानकारी

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समाधान — पुनर्चक्रण और इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस

समाधान — कार्बन कैप्चर और भंडारण

समाधान — जैवकार्बन

समाधान — हरित हाइड्रोजन और हाइड्रोजन-आधारित डीआरआई

समाधान — पिघला ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस

बाजार, वित्त और मानक

तकनीकी रोडमैप और समीक्षाएं

संदर्भ

यहाँ दिए गए सभी लिंक अंग्रेज़ी में हैं।

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संदर्भ नोट्स

1-4

वैश्विक इस्पात उत्सर्जन

वैश्विक इस्पात उत्पादन के सटीक वार्षिक उत्सर्जन आंकड़े, वर्ष और मानी गई प्रणाली सीमाओं के हिसाब से, अलग-अलग संदर्भों में बदलते हैं। [1] 2023 की IEA वर्ल्ड एनर्जी आउटलुक रिपोर्ट का हवाला देता है, जिसके अनुसार पिछले वर्ष में इस्पात उत्पादन CO2 उत्सर्जन के 8% और GHG उत्सर्जन के 6% के लिए जिम्मेदार था। [4] 2019 में लौह-और-इस्पात के प्रत्यक्ष उत्सर्जन का अनुमान 2.6 GtCO₂ लगाता है, जो वैश्विक ऊर्जा-प्रणाली CO₂ का 7% है। [3] उद्योग की एक व्यापक सीमा का इस्तेमाल करते हुए, मानव-जनित ग्रीनहाउस-गैस उत्सर्जन में इस उद्योग का हिस्सा लगभग 7-8% बताता है। स्क्रिप्ट का 8% आंकड़ा मुख्य रूप से [1] से लिया गया है, लेकिन यह इन एक-दूसरे से मिलते अनुमानों का पूर्णांक में व्यक्त सार भी है।

5-8

परिवहन से वैश्विक कार्बन उत्सर्जन

2024 में दुनिया भर के परिवहन क्षेत्र से हुए कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का अनुमान 9 GtCO₂ था, कुल अनुमानित 41.6 GtCO2 में से (यानी जीवाश्म ईंधन के उपयोग और LULUCF [भूमि उपयोग, भूमि उपयोग परिवर्तन और वानिकी] से कुल मानवजनित CO2 उत्सर्जन, जिसमें मानव-निर्मित सीमेंट कार्बोनेशन कार्बन सिंक को शामिल किया गया है) [5,6]. विमानन (अंतरराष्ट्रीय और घरेलू दोनों) का परिवहन क्षेत्र के उत्सर्जन में बताया गया हिस्सा 9.9% था, जो वैश्विक कार्बन उत्सर्जन का 2.14% था (एक अरब मीट्रिक टन से थोड़ा कम)। नौवहन (अंतरराष्ट्रीय, घरेलू और मछली पकड़ने वाला) का परिवहन क्षेत्र के उत्सर्जन में बताया गया हिस्सा 10.67% था, जो वैश्विक कार्बन उत्सर्जन का 2.31% था [5,6].

महामारी से पहले की एक पुरानी तुलना, जिसमें विमानन और नौवहन के अलग-अलग अध्ययनों को उसी वैश्विक CO2 उत्सर्जन कुल के सामने रखा गया है, इस 2024 के अनुमान की उपयोगी जाँच देती है और मोटे तौर पर मिलता-जुलता नतीजा देती है। 2018 में, वैश्विक विमानन ने लगभग 1.034 GtCO2 उत्सर्जित किया [7], जबकि नौवहन ने लगभग 1.056 GtCO₂ उत्सर्जित किया [8]. इसलिए संयुक्त उत्सर्जन लगभग 2.090 GtCO₂ था। उसी वर्ष के लिए ग्लोबल कार्बन बजट के 42.5 GtCO₂ कुल के मुकाबले [6], विमानन और नौवहन का संयुक्त हिस्सा लगभग 4.92% था। इसलिए इस्पात निर्माण क्षेत्र का 8% उत्सर्जन हिस्सा लगभग 3.08 प्रतिशत अंक अधिक, या विमानन-और-नौवहन के संयुक्त उत्सर्जन का 1.63 गुना होगा। यह केवल सालाना CO₂ की तुलना है और इसमें विमानन के अतिरिक्त गैर-CO₂ तापन प्रभाव शामिल नहीं हैं।

लिखे जाने के समय, ये क्षेत्रों की सीधी तुलना के लिए उपलब्ध सबसे अच्छे आँकड़े हैं, जिनमें जहाँ संभव हो हालिया, भरोसेमंद स्रोतों का उपयोग किया गया है (जैसे नौवहन उत्सर्जन अंतरराष्ट्रीय समुद्री संगठन से लिया गया है)। लेकिन ऐसी तुलनाओं में सावधानी चाहिए, क्योंकि प्रकाशित अनुमान ग्रीनहाउस गैसों, गतिविधियों और उत्सर्जन स्रोतों के हल्के-से अलग प्रकारों या श्रेणियों को शामिल कर सकते हैं।

पहला, अलग-अलग अध्ययन सिर्फ CO₂, सभी ग्रीनहाउस गैसों, या कार्बन डाइऑक्साइड-समतुल्य (CO₂eq) मान बता सकते हैं, जिनमें मीथेन और नाइट्रस ऑक्साइड जैसी गैसें शामिल होती हैं और उन्हें CO2 के मुकाबले उनकी वैश्विक तापन क्षमता के हिसाब से वज़न दिया जाता है। एक जैसे मानकीकरण के बिना न तो इन मापों को एक-दूसरे की जगह इस्तेमाल किया जा सकता है, न ही उनकी सीधे तुलना की जा सकती है, और एक की जगह दूसरा दिखाने से किसी क्षेत्र के उत्सर्जन का दिखने वाला हिस्सा काफी बदल सकता है। स्रोत, अध्ययन और संस्थाओं की रिपोर्टें अक्सर तुरंत साफ नहीं करतीं कि कौन-सा खास माप (/उत्सर्जन माप का प्रकार) इस्तेमाल हुआ है, और वे अक्सर एक लिखती हैं जबकि मतलब कुछ और होता है (जैसे ‘CO2’ लिखना जबकि मतलब ‘CO2eq’ हो)।

दूसरा, वैश्विक आधाररेखा का चुनाव मायने रखता है: कुछ तुलनाएँ सिर्फ ऊर्जा-संबंधी CO₂ के मुकाबले की जाती हैं, जबकि अन्य में भूमि उपयोग, भूमि उपयोग परिवर्तन और वानिकी (LULUCF) जैसे सभी मानवजनित स्रोत शामिल होते हैं, जो हर तय करता है और इसलिए क्षेत्र का निकाला गया प्रतिशत भी।

खासकर अंतरराष्ट्रीय नौवहन उत्सर्जन को ट्रैक करना मुश्किल है क्योंकि उत्सर्जन ज्यादातर अंतरराष्ट्रीय जलक्षेत्र में होता है। ऐतिहासिक रूप से, आँकड़े अक्सर जहाजों की गतिविधि की सीधी निगरानी के बजाय बंकर ईंधन बिक्री से आते थे, जिससे और अनिश्चितता जुड़ती थी। IMO अब ईंधन-बिक्री, पोत-गतिविधि (AIS मॉडलिंग) और यात्रा आवंटन तरीकों को मिलाता है, और कौन-से तरीके इस्तेमाल हुए हैं उसके हिसाब से अनुमान बदल सकते हैं। विमानन के आँकड़ों में भी ऐसी ही कहानी दिखती है। आँकड़े प्रकाशित करने से जुड़ी ऊपर बताई समस्याओं के साथ, इससे उपलब्ध वैश्विक उत्सर्जन अनुमान काफी अलग-अलग हो सकते हैं, भले ही वे एक ही क्षेत्र/गतिविधि पर आधारित हों।

11-14

वैश्विक इस्पात उत्पादन

हर साल 1.892 Gt इस्पात बनता है, जिसमें से 52% निर्माण में इस्तेमाल होता है (983.84 Mt इस्पात)।

[14] बताता है कि 1985 और 2015 के बीच वैश्विक शहरी क्षेत्र हर साल 9,687 km2 बढ़ा। यह हर दिन (9,687/365 =) 26.539 km2 के बराबर है।

मैनहैटन का क्षेत्रफल 59.1 km2 A. है: 59.1/26.539 = 2.2 दिन

हालाँकि, यह ध्यान देने लायक है कि मौजूदा बढ़त की रफ्तार और भी तेज हो सकती है। विश्व बैंक B का अनुमान है (अप्रैल 2023 के अनुसार) कि 2030 तक दुनिया में 12 लाख km² नया शहरी निर्मित क्षेत्र जुड़ जाएगा। यह 2020 के पूरे दशक में शहरी विस्तार की औसत सालाना दर लगभग 1,20,000 km2 प्रति वर्ष, 328.77 km2 प्रति दिन या 13.698 km2 प्रति घंटा के बराबर है, यानी हर 4 घंटे में मैनहैटन जितना क्षेत्र बनना।

और भी तुलना की जा सकती है: अगर हर साल निर्माण में 983.84 Mt इस्पात इस्तेमाल होता है (ऊपर देखें), तो यह रोज 2.7 Mt के बराबर है। तुलना के लिए, अमेरिका के सैन फ्रांसिस्को में गोल्डन गेट ब्रिज में ~75,000 मीट्रिक टन इस्पात है C, यानी रोज के निर्माण इस्पात से ~36 गोल्डन गेट ब्रिज बनाए जा सकते हैं। या फिर, एम्पायर स्टेट बिल्डिंग में ~51,700 मीट्रिक टन इस्पात है D,E, यानी रोज के निर्माण इस्पात से ~52.2 एम्पायर स्टेट बिल्डिंग बनाई जा सकती हैं।

A न्यूयॉर्क शहर का परिचय | NYMTC

B शहरी विकास का परिचय | विश्व बैंक समूह

C डिज़ाइन और निर्माण आँकड़े | सांख्यिकी और डेटा | गोल्डन गेट

D ASCE मेट्रोपॉलिटन सेक्शन | एम्पायर स्टेट बिल्डिंग

E एम्पायर स्टेट बिल्डिंग | दुनिया की सबसे ऊँची मीनारें

15,16,17

इस्पात निर्माण में उपयोग की गई खनन से निकली धातुएँ

खनन किए गए अयस्क का 94% लौह अयस्क है और लौह अयस्क का 98% इस्पात के लिए इस्तेमाल होता है। इसलिए, 94% का 98% 92% के बराबर है। यह द्रव्यमान पर आधारित निकाला गया अनुमान है, कोई मापा गया आँकड़ा नहीं।

39,40

ईएएफ पुनर्चक्रण उत्सर्जन

[39] अधिकतम 85% तक उत्सर्जन में संभावित कमी बताता है; लेकिन ज़रूरी नहीं कि यह हर जगह लागू हो, और स्रोत अपने अनुमान के लिए पूरी सिस्टम सीमा साफ़ तौर पर नहीं बताता। व्यवहार में, उत्सर्जन बचत इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में स्क्रैप धातु के हिस्से, बिजली मिश्रण और व्यापक सिस्टम सीमाओं के लिए माने गए दायरे पर बहुत निर्भर हो सकती है। फिर भी, WorldSteel F अयस्क- और स्क्रैप-रीसाइक्लिंग-आधारित इस्पात निर्माण तरीकों के बीच इसी तरह के बड़े अंतर बताता है: पारंपरिक ब्लास्ट-फर्नेस/बेसिक-ऑक्सीजन-फर्नेस तरीके के लिए वैश्विक औसत 2.34 tCO2/t कच्चा इस्पात, और स्क्रैप-धातु/इलेक्ट्रिक-आर्क-फर्नेस तरीके के लिए 0.69 tCO2/t, जो औसतन लगभग 70.5% की कमी के बराबर है।

F सस्टेनेबिलिटी इंडिकेटर्स रिपोर्ट 2025 | वर्ल्ड स्टील एसोसिएशन

48-51

कार्बन कैप्चर भूवैज्ञानिक भंडारण स्थलों का रिसाव

रिसाव का मतलब है CO₂ का तय भंडारण से बाहर निकलना - कुएँ, भ्रंश, दरार या कैप्रॉक के रास्ते - और संभवतः किसी दूसरी भूवैज्ञानिक परत, भूजल, समुद्र तल या वायुमंडल तक पहुँचना। भंडारण विफलता में रिसाव शामिल हो सकता है, लेकिन इसका मतलब बहुत ज्यादा दबाव, अनपेक्षित फैलाव या इंजेक्टिविटी का खत्म होना भी हो सकता है, जिससे स्थल तय तरीके से काम नहीं कर पाता, भले ही CO₂ वायुमंडल में न निकले। सही ढंग से चुने और संभाले गए स्थल में इनमें से किसी की उम्मीद नहीं होती। EU के नियमों के तहत प्रस्तावित स्थलों को दिखाना होता है कि रिसाव का कोई बड़ा जोखिम नहीं है और निगरानी व सुधारात्मक उपायों की योजनाएँ बनाए रखनी होती हैं।

60

डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (डीआरआई) उत्सर्जन प्रभाव

‘ब्लास्ट फर्नेस में कोयला’ को बदलने का मतलब, पारंपरिक कोयला-आधारित ब्लास्ट-फर्नेस रिडक्शन चरण को ही गैस-आधारित डायरेक्ट रिडक्शन से बदलना है, जो आम तौर पर अलग शाफ्ट/डायरेक्ट-रिडक्शन फर्नेस में होता है; इसका मतलब उसी ब्लास्ट फर्नेस के भीतर कोयले की जगह सीधे जीवाश्म गैस डालना नहीं है।

डीआरआई के दूसरे तरीकों में उत्सर्जन की मात्रा काफी अलग होती है। [60] के अनुसार, कोयला-आधारित डीआरआई पारंपरिक ब्लास्ट-फर्नेस/बेसिक-ऑक्सीजन-फर्नेस तरीके की तुलना में उत्सर्जन 38% घटा सकता है। लेकिन CH4, H2, और CO के अपने सामान्य मिश्रण वाली जीवाश्म गैस उत्सर्जन 61% घटाती है। जीवाश्म गैस को पूरी तरह H2 से बदलने पर उत्सर्जन 97% घट सकता है। लेकिन ये सार्वभौमिक अनुमान नहीं हैं, और उत्सर्जन में असली बचत सिर्फ प्रक्रिया में इस्तेमाल होने वाले मुख्य अपचायक पर नहीं, बल्कि डीआरआई की बाकी संरचना, ऊर्जा मिश्रण और प्रणाली सीमा पर भी निर्भर करेगी। खास बात यह है कि इस्पात बनाने से पहले H2 बनाने के तरीके से होने वाले उत्सर्जन को हाइड्रोजन-डीआरआई अनुमानों में शामिल नहीं किया गया है। हरित हाइड्रोजन में कम-कार्बन बिजली लगती है, लेकिन परिवहन & बुनियादी ढाँचे में उत्सर्जन फिर भी निहित हो सकते हैं (नीचे देखें)। डीआरआई में जीवाश्म गैस के इस्तेमाल से कोयले की तुलना में कम उत्सर्जन होता है, फिर भी जीवाश्म ईंधन शामिल रहते हैं, इसलिए उत्सर्जन से बचा नहीं जा सकता।

64-68

इस्पात निर्माण में उपयोग किए जाने वाले हाइड्रोजन के प्रकार: हरित, ब्लू, और ग्रे हाइड्रोजन

हरित हाइड्रोजन नवीकरणीय बिजली से पानी को इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया द्वारा हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में तोड़कर बनाया जाता है। इससे जीवाश्म ईंधन से हाइड्रोजन बनाने पर होने वाले उत्सर्जन खत्म हो जाते हैं। जब हाइड्रोजन लौह-अवकरण चरण में अयस्क से लोहा अलग करने के लिए इस्पात निर्माण प्रक्रिया में जाता है, तो वह अयस्क में मौजूद आयरन ऑक्साइड्स के साथ प्रतिक्रिया करता है और ऑक्सीजन से मिलकर CO2 के बजाय जलवाष्प बनाता है।

फिर भी, व्यापक प्रक्रिया से कुछ उत्सर्जन हो सकते हैं। ये अप्रत्यक्ष, जुड़े हुए उत्सर्जन हरित हाइड्रोजन के उत्पादन, परिवहन और भंडारण में इस्तेमाल ढांचे से, या ऐसे बिजली ग्रिड से ली गई बिजली से आ सकते हैं जिसका ऊर्जा मिश्रण अभी पूरी तरह कार्बन मुक्त नहीं है। इसलिए व्यवहार में, ‘हरित’ कहे जाने वाले हाइड्रोजन का उत्पादन पूरी प्रक्रिया के दौरान हमेशा सिर्फ नवीकरणीय बिजली से ही हो, यह ज़रूरी नहीं है।

इस तरह हरित-हाइड्रोजन इस्पात लगभग शून्य उत्सर्जन के बहुत करीब पहुंच सकता है, हालांकि जरूरी नहीं कि वह बिल्कुल शून्य कार्बन उत्सर्जन तक पहुंचे। वास्तव में, नवीकरणीय हाइड्रोजन से बना इस्पात प्रति किग्रा इस्पात लगभग 0.08 kg CO2 पैदा करता है [67]।

ब्लू और ग्रे हाइड्रोजन के जुड़े उत्सर्जन ज्यादा साफ तौर पर तय हैं। ग्रे हाइड्रोजन आम तौर पर जीवाश्म गैस से स्टीम मीथेन रिफॉर्मिंग (SMR) नाम की प्रक्रिया से बनाया जाता है, जो जीवाश्म गैस मिश्रण में मीथेन से हाइड्रोजन अलग करती है, और CO2 छोड़ती है। यह फिलहाल हाइड्रोजन बनाने का सबसे आम और सस्ता तरीका है। ब्लू हाइड्रोजन इसी बुनियादी प्रक्रिया से बनता है, लेकिन उत्पादन से होने वाले ज्यादातर उत्सर्जन को वायुमंडल में जाने से रोकने के लिए इसे कार्बन कैप्चर और भंडारण (CCS) तकनीक के साथ जोड़ा जाता है। क्योंकि कैप्चर प्रक्रिया आम तौर पर सब कुछ नहीं पकड़ पाती, ब्लू हाइड्रोजन से फिर भी कुछ वायुमंडलीय उत्सर्जन होते हैं।

जब हाइड्रोजन के किसी भी रूप का इस्तेमाल अयस्क से लोहा अलग करने के लिए होता है, तो अवकरण प्रतिक्रिया खुद भी CO₂ के बजाय सिर्फ पानी बनाती है। मुख्य फर्क उन अपस्ट्रीम उत्सर्जनों में है जो पहले हाइड्रोजन के शुरुआती उत्पादन के समय बने थे। इस्पात निर्माण प्रक्रिया में दूसरी जगहों पर भी छोटे उत्सर्जन रह सकते हैं, जिनमें इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में इस्तेमाल बिजली और कार्बन से होने वाले उत्सर्जन शामिल हैं।

[67] के अनुसार, ब्लू हाइड्रोजन से बना इस्पात प्रति किग्रा इस्पात लगभग 0.22 kg CO2 पैदा करता है, यह मानते हुए कि हाइड्रोजन उत्पादन के उत्सर्जनों में से 85% कैप्चर कर लिया जाता है। इसकी तुलना पारंपरिक कोयला-आधारित इस्पात के लिए 1.87 kgCO₂ और खुद कार्बन कैप्चर लगे कोयला-आधारित इस्पात के लिए 0.38 kgCO₂ से होती है, जिसके लिए 80% की अलग कैप्चर दर मानी गई है [67]।

दुनियाभर में इस्तेमाल होने वाले 95% से ज्यादा हाइड्रोजन को जीवाश्म गैस से बनाया जाता है, ज्यादातर बिना किसी तरह के कार्बन कैप्चर के। अगर इस पारंपरिक ग्रे हाइड्रोजन का इस्तेमाल हाइड्रोजन-आधारित DRI इस्पात निर्माण में हो, तो [67] प्रति किग्रा इस्पात लगभग 0.7 kg CO2 उत्सर्जन का अनुमान लगाता है [67]। यह पारंपरिक कोयला-आधारित इस्पात उत्पादन से काफी कम है, लेकिन हरित हाइड्रोजन से बने इस्पात से काफी ज्यादा है।

इन गणनाओं में, बचे हुए ज्यादातर उत्सर्जन वे हैं जो CCS से बच निकलते हैं, क्योंकि यह पारंपरिक इस्पात निर्माण या ब्लू-हाइड्रोजन उत्पादन के दौरान बनी सारी CO2 कैप्चर नहीं करता।

इसलिए 95% से ज्यादा संभावित उत्सर्जन बचत हर तरह के हाइड्रोजन-आधारित इस्पात पर लागू होने वाले नतीजे के बजाय सबसे अच्छे-हालात वाले हरित-हाइड्रोजन DRI रास्ते को बताती है [60,67]। [67] अपने नवीकरणीय-हाइड्रोजन मामले के लिए प्रति किग्रा इस्पात लगभग 0.08 kg CO₂ का अनुमान लगाता है; पारंपरिक कोयला-आधारित इस्पात के लिए 1.87 kgCO₂/kg की तुलना में, यह 95.7% की कमी के बराबर है [67]। आखिर में, नतीजा हाइड्रोजन उत्पादन, बिजली की कार्बन तीव्रता, कच्चे माल और स्क्रैप इनपुट, और जुड़े व्यापक उत्सर्जन/सिस्टम सीमाओं पर निर्भर करता है।

73,74

ईएएफ इस्पात निर्माण में कार्बन के वैकल्पिक स्रोत के रूप में स्क्रैप इस्पात और कचरा

इस्पात शुद्ध लोहा नहीं है: यह एक मिश्रधातु है जिसमें आम तौर पर थोड़ी, सावधानी से नियंत्रित कार्बन मात्रा होती है, जो इसे ज़रूरी गुण देने में मदद करती है। इसलिए, पहली, लौह-अपचयन अवस्था में हाइड्रोजन कार्बन की जगह ले ले, तब भी लोहे को इस्पात में बदलते समय कुछ कार्बन की ज़रूरत रहती है।

इस्पात निर्माता इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस के भीतर कई तकनीकी कामों के लिए भी कार्बन इस्तेमाल करते हैं, जिनकी प्रतिलिपि में विस्तार से बात नहीं की गई है। इनमें अंतिम कार्बन मात्रा को समायोजित करना (कार्बुरीकरण समेत), बची हुई ऑक्सीजन हटाने में मदद करना (डीऑक्सीडेशन) और स्लैग बनाना शामिल है (जब इस्पात पिघलता है, अशुद्धियाँ ऊपर तैरकर आती हैं और स्लैग नाम की तरल अपशिष्ट परत बनाती हैं। मिश्रण में कार्बन डालने से वह लौह अयस्क के साथ प्रतिक्रिया कर कार्बन मोनोऑक्साइड गैस के बुलबुले बनाता है, जिससे स्लैग फैलकर झाग बन जाता है। स्लैग की यह झागदार परत फर्नेस को तेज़ गर्मी से बचाती है और पिघली धातु के भीतर गर्मी रोककर, ज़रूरी ऊर्जा की मात्रा घटाते हुए, फर्नेस का प्रदर्शन बेहतर करती है)।

स्क्रैप इस्पात मुख्य रूप से पुनर्चक्रित लोहे और पहले से बने इस्पात के स्रोत (धात्विक फीडस्टॉक) के रूप में काम करता है, न कि विशेष रूप से जोड़े जाने वाले कार्बन के विकल्प के रूप में, हालांकि स्क्रैप की संरचना में पहले से मौजूद कार्बन फर्नेस के अंतिम कार्बन संतुलन में योगदान देता है। इसलिए EAF इस्पात निर्माण में फिर भी अतिरिक्त कार्बन डालना पड़ सकता है।

जैव-उत्पन्न अपशिष्ट अवशेष कार्बन का एक अतिरिक्त स्रोत दे सकते हैं, लेकिन पहले उन्हें बायोकार्बन या बायोचार के उपयुक्त रूप में संसाधित करना होगा। ठीक से तैयार किए गए अपशिष्ट प्लास्टिक और उपयोग-अवधि पूरी कर चुके टायर भी कार्बनयुक्त अपचायक या स्लैग-फोमिंग कारक बन सकते हैं या ऊर्जा देने में मदद कर सकते हैं, जिससे कुछ पारंपरिक कोक या कोयले की जगह ली जा सकती है जो वरना इस्तेमाल होता।

लेकिन, ज़्यादातर प्लास्टिक और टायरों में मौजूद कार्बन का बड़ा हिस्सा मूल रूप से जीवाश्म ईंधन से आया था, इसलिए इनके इस्तेमाल से फिर भी जीवाश्म CO₂ निकल सकती है। इसलिए पर्यावरणीय लाभ इस्तेमाल किए गए अपशिष्ट पदार्थ (फीडस्टॉक संरचना), उसे कैसे संसाधित किया जाता है (पूर्व-उपचार), वह नए खनन से निकले (वर्जिन) जीवाश्म कार्बन की कितनी जगह लेता है, फर्नेस के प्रदर्शन और जीवनचक्र के किन हिस्सों को शामिल किया जाता है, इन पर निर्भर करता है। अपशिष्ट के इस्तेमाल से पारंपरिक जीवाश्म कार्बन की मांग घट सकती है, लेकिन इससे प्रक्रिया अपने-आप शून्य-कार्बन नहीं बन जाती।

76-81

हरित हाइड्रोजन डीआरआई

हाइड्रोजन विधि से बने इस्पात का कई देशों में परीक्षण किया जा रहा है:

[76] जर्मनी, [77] ऑस्ट्रिया, [78] नीदरलैंड, [79,80] यूके, [81] दक्षिण कोरिया

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