Das weltweit am häufigsten verwendete Bau- und Ingenieurmaterial ist Stahl. Der Bau- und Infrastruktursektor verbraucht etwas mehr als die Hälfte des gesamten produzierten Stahls. Dies wirft die Frage auf: Gibt es Umweltauswirkungen der Stahlproduktion?
Stahl wird höchstwahrscheinlich in großem Umfang in einer Vielzahl von Bauwerken zum Einsatz kommen, darunter Stadtmobiliar, mehrstöckige Gebäude, Wohnhäuser und Brücken, sowohl im Baugefüge als auch in den einzelnen Teilen.
Der Wert von Stahl ist weltweit enorm. Stahl macht rund 95 % aller produzierten Metalle aus und hat erhebliche Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft, und zwar nicht nur auf finanzieller Ebene. Aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit, Festigkeit und Praktikabilität ist es ein wichtiger Rohstoff für eine Vielzahl von Gütern und Verwendungszwecken.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Stahl?
Wir sollten zunächst die Definition von Stahl überprüfen, bevor wir uns damit befassen Auswirkungen auf die Umwelt. Einfach ausgedrückt ist Stahl eine Legierung, die hauptsächlich aus Eisen, Kohlenstoff und Mangan sowie Spuren von Silizium, Schwefel und Sauerstoff besteht.
Diese Legierung enthält 2 % bzw. 1 % Kohlenstoff und Mangan. Es entstehen jedoch Stähle mit niedrigem, mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt, und Stähle handelsüblicher Qualität weisen in der Regel deutlich geringere Konzentrationen dieser Komponenten auf.
Die Festigkeit und Härte von Stahl werden aus Kohlenstoff gewonnen, was das Material außerdem spröder und weniger bearbeitbar macht. Daher ist eine sorgfältige Kontrolle des Kohlenstoffgehalts erforderlich, um sicherzustellen, dass der Stahl für den vorgesehenen Verwendungszweck geeignet ist. Der Großteil des Stahls hat 0.35 % Kohlenstoff, während nur sehr wenige 1.85 % enthalten.
Durch Zugabe weiterer Zutaten zu dieser Mischung kann dem Stahl die entsprechende Gebrauchsqualität verliehen werden. Beispielsweise führt die Zugabe von Chrom zur Herstellung von Edelstahl.
Umweltauswirkungen der Stahlproduktion
Der Prozess der Umwandlung von Eisenerz in Stahl beginnt mit Bergbau, oder einfacher gesagt, dies ist die erste Stufe des Prozesses. Der Prozess des Strahlens usw. mit Kohle ist sehr umweltschädlich. Es setzt mehrere Schadstoffe frei, darunter PM, diffusen Staub und Schwefeloxide.
- Koksofen
- Hochofen
- Kohlendioxid
- Stickoxide
- Schwefeldioxid
- Staub
- Organische Schadstoffe
- Wasser
1. Koksofen
Kohlenteer, VOCs, Arsen, Beryllium, Chrom und andere Materialien gehören zu den Schadstoffen, die aus kohlebefeuerten Öfen freigesetzt werden. Sie sind giftig und möglicherweise sogar krebserregend.
2. Hochofen
Im Hochofen wird das Eisenerz zu flüssigem Eisen geschmolzen. Die Basis-Sauerstoff-Methode ist der Name dieser Technik. Roheisen, auch Roheisen genannt, wird im Ofen durch Zufuhr einer Mischung aus metallischem Erz, Koks und Flussmitteln wie Kalkstein hergestellt. Anschließend wird Roheisen zu Stahl verarbeitet.
Die EAF-Technologie (Electric Arc Furnace) ist eine Alternative, die statt Roheisen Stahlschrott bei hohen Temperaturen schmilzt. Bei beiden Prozessen entstehen Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Feinstaub, NO2 und SO2.
3. Kohlendioxid
Kohlendioxid (CO2) ist mengenmäßig am größten Luftemissionen aus Stahlanlagen. Schwankungen in der aus Erz hergestellten Stahlmenge wirken sich auf die Kohlendioxidemissionen aus, da Hochöfen und Eisenschwammanlagen Eisenerz, die Hauptemissionsquelle, reduzieren.
Auch der Einsatz fossiler Brennstoffe in Öfen zur Wärmebehandlung und Wiedererwärmung verursacht beispielsweise Emissionen.
Etwa die Hälfte des Energieverbrauchs der gesamten Stahlindustrie stammt aus Kohle, die als Reduktionsmittel in Hochöfen und Eisenschwammanlagen eingesetzt wird (Prozesskohle und andere Energiearten). Ungefähr 90 % der Kohlendioxidemissionen des Stahlsektors stammen aus Kohle.
4. Stickoxide
Stickoxidemissionen (NOx) entstehen hauptsächlich in Kokereien, Elektrolichtbogenöfen, Wiedererwärmungs- und Wärmebehandlungsöfen, beim Beizen mit Salpetersäure und beim Transport.
Aufgrund der hohen Temperaturen, die in der Eisen- und Stahlindustrie erforderlich sind, ist es schwierig, die Entstehung von Stickoxiden während der Kraftstoffverbrennung zu verhindern, da Stickstoff in der Luft vorhanden ist.
5. Schwefeldioxid
Schwefeldioxidemissionen (SO2) stehen in engem Zusammenhang mit der Verbrennung von Öl, vor allem in Koksherstellungs- und Wiedererwärmungsöfen.
6. Staub
In den meisten Betrieben der Stahlindustrie entsteht Staub, insbesondere in Hochöfen und Kokereien. Die Entwicklung von Lüftungssystemen, Filtern und Entstaubungstechnologien hat zu einer deutlichen Reduzierung der Staubemissionen geführt.
Im Allgemeinen können installierte Filter mehr als 99 Prozent der in den abgesaugten Ofengasen enthaltenen Staubpartikel entfernen.
Der Metallgehalt des Staubs – Zink, Nickel, Chrom und Molybdän – wird entfernt, gehandhabt und im Wesentlichen recycelt, wodurch er in ein wertvolles Nebenprodukt umgewandelt wird.
Die tatsächlichen und spezifischen Staubemissionen sind seit 80 um rund 1992 % zurückgegangen. Über mehrere Jahrzehnte hinweg durchgeführte Untersuchungen an Moosen haben gezeigt, dass die Metallemissionen vor allem im Gleichschritt mit dem Staub zurückgegangen sind.
Im Stahlsektor gelten Staubemissionen nicht mehr als wesentliches Umweltproblem. Es ist zu beachten, dass moderne Reinigungstechnologie teuer und energieintensiv ist, einschließlich der Staubbehandlung.
7. Organische Schadstoffe
Die Hauptquelle für Kohlenwasserstoffemissionen ist der Einsatz von Lösungsmitteln bei Verfahren wie Lackieren und Reinigen. Die im Produktionsprozess zum Schmelzen von Altmetall verwendeten Öfen sind die Hauptquelle für Kohlenwasserstoffemissionen. Kohlenwasserstoffemissionen aus Schmelzöfen können mit Änderungen der Verarbeitungsparameter des Ofens und höchstwahrscheinlich mit der Zusammensetzung des Schrotts zusammenhängen.
In Kombination mit Filtern können durch eine effiziente Staubabscheidung und ein Temperaturmanagement der Rauchgase bestimmte Schadstoffe wie Dioxine, die meist an Staubpartikeln haften, reduziert werden. Wie die Messergebnisse der Stahlwerke aus dem Jahr 2005 zeigen, ist die Beurteilung der Dioxinemissionen jedoch äußerst schwierig.
8. Wasser
Die Hauptverwendung von Wasser liegt in Kühlvorgängen. Prozesswasser wird als Schmiermittel, zum Reinigen, Beizen und Reinigen von Prozessgasen verwendet. In kleineren Mengen wird auch Wasser für die Sanitärversorgung verwendet.
Wo Meerwasser verfügbar ist, nutzen Wärmetauscher es meist zur indirekten Kühlung. Dies deutet darauf hin, dass ein Temperaturanstieg von nur wenigen Grad keine Auswirkungen auf das Wasser hat, wenn es wieder freigesetzt wird. In anderen Fällen nutzen Kühltechniken Oberflächenwasser aus Seen und Wasserläufen.
Oberflächenwasser wird auch häufig als Prozesswasser in Stahlfabriken verwendet; Nach Reinigungsprozessen wie Sedimentation und Öl-Wasser-Trennung kann eine Recyclingquote von über 90 % erreicht werden. Außer für die Abwasserentsorgung wird kommunales Wasser in geringen Mengen auch als Prozesswasser verwendet.
Zusammenfassung
Viele Stahlunternehmen halten sich derzeit nicht an Best Practices, wenn es darum geht, die Umweltauswirkungen der Stahlherstellung und das Problem der Emissionen anzugehen. Um die Vorschriften einzuhalten und die durch die Stahlindustrie verursachte Luftverschmutzung zu reduzieren, sind schnelle und umfassende Maßnahmen erforderlich.
Eine Methode zur Reduzierung Industrielle Verschmutzung ist die Verwendung von Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS), das Kohlendioxid aus Industrieanlagen an der Quelle entfernt. Allerdings ist CCS ein teurer und energieintensiver Prozess, der auch großen Schaden anrichten kann.
Studien zufolge könnte die Verbrennung von Kohle etc. beim Einsatz von CCS die Emissionen um 25 % erhöhen. Die einzig gangbare Option ist eine kostengünstige und hocheffiziente Methode zur Abdeckung großer Gebiete.
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Ein leidenschaftlicher Umweltschützer aus ganzem Herzen. Lead Content Writer bei EnvironmentGo.
Ich bemühe mich, die Öffentlichkeit über die Umwelt und ihre Probleme aufzuklären.
Es ging schon immer um die Natur, wir sollten sie schützen, nicht zerstören.