Cirkulární využití oceli

Aby se maximalizoval účinek těchto cirkulárních opatření oběhového hospodářství, je k nim potřeba několik dalších klíčových opatření a zásad – je potřeba ještě snížit uhlíkovou stopu primární výroby oceli.

Jak můžeme v ocelářství dosáhnout vyšší efektivity?

Shrnutí cirkulárních opatření pro cement a beton (vlastní ilustrace)

1. Oprava

V průběhu své životnosti ocel koroduje a její fyzikální vlastnosti se mění v důsledku opotřebení během užívání. Poškození oceli závisí také na prostředí, ve kterém se nachází (např. vystavení slané vodě nebo seismickým vlnám). Působením těchto vnějších faktorů a častým používáním ocel časem ztrácí svou strukturální integritu.

Oprava ocelových konstrukcí, pokud je možná [1], může prodloužit životnost materiálu a předejít demolici a vzniku kovového šrotu.

Trhliny v ocelové konstrukci lze zacelit svařením. Pokud jsou v oceli menší praskliny, lze prasklé části vyplnit epoxidem. Aby se zabránilo korozi, lze na ocel nanést odstraňovače rzi nebo ochranný nátěr [v].

2. Opětovné použití

Některé zabudované ocelové prvky mohou být po skončení životnosti budovy vhodné k opětovnému použití. Ocelový prvek vybraný k opětovnému použití je třeba otestovat a prověřit, zda je vhodný pro své nové použití [vi]. Ocelové prvky, které byly vystaveny extrémnímu poškození nebo zatížení, nelze znovu použít z důvodu jejich neopravitelného poškození, které by ohrozilo jejich vlastnosti. 

Možnost opětovného použití ocelových prvků závisí na podmínkách, jako je blízkost místa stavby, opakovaná certifikace a dodatečné náklady.

Hlavními překážkami opětovného použití oceli jsou obtíže při získávání materiálu (tj. nesoulad mezi demolicí a výstavbou), zvýšené náklady a problémy s opětovnou certifikací [vii].

Přečtěte si také Jak hodnotit životní cyklus budov? Přečíst článek

3. Recyklace a downcyklace

Recyklace oceli, známá také jako sekundární výroba oceli, je zdrojem přibližně 50 % celkové výroby oceli v EU [viii]. Evropa je také největším vývozcem ocelového odpadu na světě; v roce 2020 vyvezla EU 22,6 milionu tun oceli. 90 % veškeré nerezové oceli v Evropě se po skončení životnosti sbírá a recykluje na nové výrobky [ix].

Klíčovými surovinami potřebnými pro recyklaci oceli jsou ocelový odpad (označovaný také jako šrot) a železo, jehož potřeba závisí na dostupnosti a kvalitě ocelového šrotu [x]. Jako zdroj energie se v tomto procesu obvykle používá elektřina, která je často doplněna dalšími zdroji energie a uhlíku, jako je zemní plyn nebo uhlí.

V elektrické obloukové peci (EAF) se při velmi vysokých teplotách mezi 1 800 °C – 3 000 °C taví ocelový odpad spolu se železem a některými dalšími materiály a vzniká tekutá ocel. Tekutá ocel následně prochází procesem metalurgické úpravy. Ocel se pak před distribucí odlévá a formuje do požadovaného tvaru.

V současné době vzniká přibližně 50 % z celkové výroby oceli v EU recyklací. Její podíl lze sice zvýšit, ale pro zachování kvality se příměsi v odpadní oceli musí ředit novou primární ocelí.

Ačkoliv jsou kovy v zásadě neomezeně recyklovatelné, neúplná separace, složitá konstrukce výrobků a nedostatečné recyklační technologie recyklační proces stále více ztěžují [xi], [xii], [xiii]. Ocel je často legována jinými kovy a materiály; s každým cyklem se příměsi jako měď a cín obtížně odstraňují a hromadí se v recyklované oceli [xiv], [xv]. Podle některých studií způsobilo zvýšené používání odpadní oceli prudký nárůst obsahu příměsí v oceli [xvi], což má za následek nižší kvalitu recyklovaných ocelových výrobků.

Stejně jako u jiných forem recyklace platí, že „čím je výrobek složitější a čím rozmanitější materiály používá, tím lépe pravděpodobně funguje, ale tím obtížnější je jeho recyklace tak, aby byly zachovány zdroje, které byly pro jeho funkci primárně nezbytné“ [xii]. Tyto problémy jsou významnou výzvou pro recyklaci oceli a je třeba je překonat pomocí lepšího třídění kovového odpadu a inovacemi v oblasti čištění a odstraňování kontaminujících materiálů.

Jak ovlivňují cirkulární opatření emise v ocelářském průmyslu?

Opětovné využití oceli může teoreticky snížit emise tím, že pokryje poptávku po některých způsobech použití oceli, která by jinak byla zajištěna primární ocelí.

Nicméně pro recyklaci je kvalita vyrobeného kovu stále závislá na primární výrobě oceli, jejíž uhlíková stopa musí být řešena jinými prostředky. Vyšší míra recyklace oceli nepovede za všech okolností ke snížení výroby primární oceli, takže tento substituční efekt je obtížně měřitelný.

Emise, které lze snížit recyklací oceli, závisí také na zdroji energie, který se používá k napájení elektrické obloukové pece. Čistota surového železa či železné houby použitých při výrobě také hraje roli v klimatické stopě recyklačního procesu, stejně jako množství šrotu, které lze použít v závislosti na požadované třídě oceli.

Při sekundární výrobě oceli vzniká přibližně 0,455 tuny CO₂/t oceli, zatímco při klasické primární výrobě oceli ve vysoké peci se uvolní 1,7–1,9 tuny CO₂/t oceli [vi].

Přestože sekundární ocel může nahradit část primární oceli, přibývají překážky, které brání uzavření cyklu. Použitím recyklátu se do oceli vnáší příměsi, které se hromadí a jsou pak obtížně odstranitelné [xvii].

Problém hromadění příměsí lze zlepšit lepším tříděním, jednodušší konstrukcí výrobků a vývojem nových technologií pro čištění recyklované oceli.

Podle některých scénářů by současné způsoby znovuvyužití a recyklace šrotu mohly vést k 50% úbytku použitelných zásob oceli do roku 2100 [xviii]; je důležité tento úbytek materiálů zpomalit prostřednictvím lepších postupů třídění a recyklace.

Potřebná klíčová opatření a nástroje

• Kromě cirkulárních opatření oběhového hospodářství je třeba snížit uhlíkovou stopu primární výroby oceli a železa.
• Ocelové výrobky musí být navrženy pro opětovné použití nebo opětovné zpracování, aby si zachovaly co největší hodnotu a prodloužily životnost materiálu. Prodloužením životnosti výrobků pomocí údržby, oprav, obnovy a opětovného použití lze zpomalit úbytek vysoce kvalitní oceli.
• Současná míra ztrát je způsobena současnými postupy třídění a obnovy, obchodními zvyklostmi a životností výrobků. Všechny tyto faktory je třeba přehodnotit, aby bylo možné ocel využívat efektivněji.
• Míru recyklace lze zlepšit vytvořením správné infrastruktury. Významnými faktory v infrastruktuře, které jsou potřeba pro recyklaci oceli, je navýšení sběru a předtřídění odpadu z průmyslu i od spotřebitelů.
• Klíčem k vysoké míře sběru jsou technicky a ekonomicky realizovatelné technologické procesy. Úspěšné recyklační závody a elektrické obloukové pece potřebují velké objemy vysoce kvalitního ocelového odpadu, aby mohly pokrýt počáteční investice a vyrábět kvalitní ocel. K dosažení tohoto cíle by vlády a veřejné orgány měly zajistit dobrý systém sběru a předběžného třídění [xix].

Další informace o technologiích pro ochranu klimatu v průmyslu naleznete na adrese frompollutiontosolution.org

Použité zdroje