Il materiale da costruzione e da ingegneria più utilizzato al mondo è l’acciaio. I settori dell’edilizia e delle infrastrutture consumano poco più della metà di tutto l’acciaio prodotto. Ciò fa sorgere la domanda: ci sono impatti ambientali della produzione di acciaio?
Molto probabilmente l’acciaio sarà ampiamente utilizzato in una varietà di strutture, tra cui arredo urbano, edifici a più piani, case e ponti, sia nel tessuto strutturale che nelle singole parti.
Il valore dell’acciaio in tutto il mondo è enorme. L’acciaio rappresenta circa il 95% di tutti i metalli prodotti e ha un impatto significativo sulle economie e sulla società in modi diversi dal semplice guadagno finanziario. È una materia prima vitale per una vasta gamma di beni e usi grazie alla sua adattabilità, resistenza e praticità.
Sommario
Cos'è l'acciaio?
Dovremmo prima rivedere la definizione di acciaio prima di esaminarla effetti sull'ambiente. Per dirla semplicemente, l’acciaio è una lega composta principalmente da ferro, carbonio e manganese, insieme a tracce di silicio, zolfo e ossigeno.
Questa lega contiene rispettivamente il 2% e l'1% di carbonio e manganese. Tuttavia, vengono creati acciai a basso, medio e alto tenore di carbonio e gli acciai di qualità commerciale di solito hanno concentrazioni significativamente inferiori di questi componenti.
La resistenza e la durezza dell'acciaio derivano dal carbonio, che rende anche il materiale più fragile e meno lavorabile. Pertanto, per garantire che l'acciaio sia della qualità adeguata per l'uso previsto è necessario un attento controllo del contenuto di carbonio. La maggior parte dell'acciaio contiene lo 0.35% di carbonio, mentre pochissimi ne contengono l'1.85%.
È possibile conferire all'acciaio le qualità prestazionali adeguate aggiungendo ulteriori ingredienti a questa miscela. Ad esempio, l’aggiunta di cromo porta alla produzione di acciaio inossidabile.
Impatti ambientali della produzione di acciaio
Inizia il processo di trasformazione del minerale di ferro in acciaio minerario, o, per dirla semplicemente, questa è la prima fase del processo. Il processo di sabbiatura, ecc., con carbone è altamente inquinante. Rilascia numerosi inquinanti, tra cui particolato, polvere fuggitiva e ossidi di zolfo.
- Forno da coke
- Altoforno
- Anidride carbonica
- Ossido d'azoto
- Anidride solforosa
- Polvere
- Inquinanti organici
- Water
1. Cokeria
Catrame di carbone, COV, arsenico, berillio, cromo e altri materiali sono tra gli inquinanti rilasciati dai forni a carbone. Sono velenosi e forse anche cancerosi.
2. Altoforno
Il minerale di ferro viene fuso per produrre ferro liquido nell'altoforno. Il metodo base dell'ossigeno è il nome di questa tecnica. La ghisa, nota anche come ferro grezzo, viene prodotta nella fornace alimentando una miscela di minerale metallico, coke e agenti fondenti come il calcare. La ghisa viene poi trasformata in acciaio.
La tecnologia EAF (Electric Arc Furnace) è un'alternativa che fonde i rottami di acciaio ad alte temperature anziché la ghisa. Entrambi i processi comportano la produzione di inquinanti come idrocarburi, monossido di carbonio, PM, NO2 e SO2.
3. Anidride carbonica
L'anidride carbonica (CO2) è quantitativamente maggiore emissioni atmosferiche provenienti da impianti siderurgici. Le variazioni nella quantità di acciaio prodotto dal minerale hanno un impatto sulle emissioni di anidride carbonica poiché gli altiforni e gli impianti di produzione di spugna di ferro riducono il minerale di ferro, che è la principale fonte di emissioni.
Anche l’uso di combustibili fossili nei forni per il trattamento termico e il riscaldamento, ad esempio, produce emissioni.
Circa la metà dell'energia utilizzata complessivamente dall'industria siderurgica proviene dal carbone utilizzato come agente riducente negli altiforni e negli impianti di produzione del ferro spugnoso (carbone di processo più altri tipi di energia). Circa il 90% delle emissioni di anidride carbonica del settore siderurgico provengono dal carbone.
4. Ossido d'azoto
Le emissioni di ossidi di azoto (NOx) si verificano principalmente nelle cokerie, nei forni elettrici ad arco, nei forni di riscaldo e trattamento termico, nel decapaggio con acido nitrico e nei trasporti.
A causa delle elevate temperature richieste nelle industrie siderurgiche, è difficile prevenire la generazione di ossidi di azoto durante i processi di combustione del carburante perché l'azoto è presente nell'aria.
5. Anidride solforosa
Le emissioni di anidride solforosa (SO2) sono strettamente legate alla combustione del petrolio, principalmente nella produzione di coke e nei forni di riscaldo.
6. Polvere
La maggior parte delle operazioni dell'industria siderurgica comportano la formazione di polveri, in particolare quelle che coinvolgono altiforni e cokerie. Lo sviluppo di sistemi di ventilazione, filtri e tecnologie di depolverazione ha portato a una significativa riduzione delle emissioni di polveri.
In generale, i filtri installati possono eliminare più del 99% delle particelle di polvere presenti nei gas aspirati dal forno.
Il contenuto metallico della polvere (zinco, nichel, cromo e molibdeno) viene rimosso, gestito e sostanzialmente riciclato, trasformandolo in un prezioso sottoprodotto.
Le emissioni effettive e specifiche di polvere sono diminuite di circa l'80% dal 1992. Studi condotti per decenni sul muschio hanno dimostrato che le emissioni di metalli sono diminuite soprattutto insieme alla polvere.
Nel settore dell’acciaio, le emissioni di polveri non sono più considerate un problema ambientale significativo. Va notato che la moderna tecnologia di purificazione è costosa e ad alta intensità energetica, compresa la gestione delle polveri.
7. Inquinanti organici
La fonte primaria di emissioni di idrocarburi è l'applicazione di solventi in procedure come la verniciatura e la pulizia. I forni utilizzati nel processo produttivo per la fusione dei rottami metallici rappresentano la fonte primaria di emissioni di idrocarburi. Le emissioni di idrocarburi provenienti dai forni fusori potrebbero essere collegate a cambiamenti nei parametri di lavorazione del forno nonché, molto probabilmente, alla composizione dei rottami.
Se abbinati ai filtri, un’efficiente separazione delle polveri e una gestione della temperatura dei gas di scarico possono ridurre alcuni inquinanti, come le diossine, che sono per lo più attaccate alle particelle di polvere. Tuttavia, come mostrano i risultati delle misurazioni effettuate dalle acciaierie nel 2005, è estremamente difficile valutare le emissioni di diossina.
8. Water
L'uso principale dell'acqua è nelle procedure di raffreddamento. L'acqua di processo viene utilizzata come lubrificante per la pulizia, il decapaggio e la depurazione dei gas di processo. Anche l’acqua utilizzata per i servizi igienico-sanitari viene utilizzata in quantità minori.
Laddove l’acqua di mare è accessibile, gli scambiatori di calore la utilizzano principalmente per il raffreddamento indiretto. Ciò indica che un aumento della temperatura non superiore a qualche grado non avrà alcun impatto sull'acqua quando verrà rilasciata nuovamente. In altri casi, le tecniche di raffreddamento utilizzano l’acqua superficiale proveniente da laghi e corsi d’acqua.
L'acqua superficiale è comunemente utilizzata anche come acqua di processo nelle acciaierie; a seguito di processi di pulizia come la sedimentazione e la separazione dell'acqua olio, può raggiungere un tasso di riciclaggio superiore al 90%. Oltre ad essere utilizzata per i servizi igienico-sanitari, l'acqua comunale viene utilizzata in quantità modeste anche per l'acqua di processo.
Conclusione
Molte imprese siderurgiche attualmente non aderiscono alle migliori pratiche quando si tratta di affrontare l’impatto ambientale della produzione di acciaio e il problema delle emissioni. Sono necessarie azioni rapide e importanti per rispettare le normative e ridurre l’inquinamento atmosferico causato dall’industria siderurgica.
Un metodo per ridurre inquinamento industriale è quello di utilizzare cattura e sequestro del carbonio (CCS), che rimuove alla fonte l’anidride carbonica dagli impianti industriali. Tuttavia, la CCS è un processo costoso e ad alto consumo energetico che può anche essere altamente dannoso.
Secondo gli studi, la combustione di carbone, ecc., potrebbe aumentare le emissioni del 25% quando viene utilizzata la CCS. L’unica opzione praticabile è un metodo a basso costo e altamente efficiente per coprire vaste regioni.
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Un ambientalista guidato dalla passione a memoria. Lead content writer presso EnvironmentGo.
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