स्टील भवनों की स्थायी और पुनर्चक्रित प्रकृति: पर्यावरण के अनुकूल विकल्प

इस्पात की पुनःचक्रण क्षमता और परिपत्र अर्थव्यवस्था

निर्माण में क्रेडल-टू-क्रेडल सामग्री चक्र का समर्थन करने में इस्पात की भूमिका

हरित निर्माण की दुनिया में स्टील को इतना विशेष क्या बनाता है? खैर, बिना किसी ताकत के नुकसान के बार-बार रीसाइकल किए जा सकने की इसकी क्षमता काफी उल्लेखनीय है। उदाहरण के लिए कंक्रीट या लकड़ी लें—इन सामग्रियों के रीसाइकल होने पर समय के साथ गिरावट आती है, लेकिन स्टील कितनी भी बार रीसाइकलिंग प्रक्रिया से गुजरे, उतना ही मजबूत बना रहता है। वर्ल्ड स्टील एसोसिएशन के आंकड़ों के अनुसार, अपने उपयोगी जीवन के अंत तक पहुंचने पर लगभग दस में से आठ स्टील वस्तुओं को रीसाइकल किया जाता है। हम वास्तविक इमारतों की बात कर रहे हैं—पुराने कार्यालय टावरों को गिरा दिया जाता है और फिर उनके स्टील बीम को कहीं और बिल्कुल नई संरचनाओं के हिस्से के रूप में जन्म दिया जाता है। पर्यावरणीय लाभ भी बहुत बड़े हैं। रीसाइकिल स्टील के प्रत्येक टन का अर्थ है कि हमें लगभग उतना अधिक कच्चा लौह अयस्क खोदने की आवश्यकता नहीं होती—वास्तव में लगभग 62 प्रतिशत कम—जो आवास के विनाश से लेकर जल प्रदूषण तक कई खनन से संबंधित समस्याओं को कम करता है।

मिथकों का खंडन: क्या स्टील की 100% रीसाइकिल करने योग्यता वास्तव में संभव है?

कोई भी सामग्री 100% पुनर्प्राप्ति के करीब भी नहीं पहुँच पाती, लेकिन इस दौड़ में स्पष्ट रूप से स्टील जीत जाता है। वास्तविक परिस्थितियों में लगभग 93 से 98 प्रतिशत संरचनात्मक स्टील को वास्तव में पुनर्चक्रित किया जाता है। कुछ सामग्री धातु पर लेप या विभिन्न मिश्र धातुओं के मिश्रण होने के कारण खो जाती है, लेकिन आधुनिक छाँटने की तकनीक इतनी अच्छी हो गई है कि हम पुरानी इमारतों के स्थलों पर पाए गए स्टील का लगभग सभी (लगभग 99.9%) पुनः प्राप्त कर रहे हैं। इसे वास्तव में रोचक बनाने वाली बात यह है कि यह गुण कितने लंबे समय तक बना रहता है। 60 के दशक में बनी उस ऊँची इमारत के स्टील बीम आज भट्ठियों से निकलने वाले ब्रांड नए स्टील के समान ही प्रभावी ढंग से फिर से उपयोग किए जा सकते हैं। यह कालातीतता स्टील को अन्य सामग्रियों की तुलना में एक बड़ा लाभ देती है।

क्या स्टील को अनंत रूप से पुनर्चक्रित किया जा सकता है? पर्यावरणीय निहितार्थ और सीमाएँ

इस्पात परमाणुओं की व्यवस्था इसे गुणवत्ता खोए बिना लगातार दोबारा उपयोग करने की अनुमति देती है, हालांकि पुनःचक्रण को हरित बनाने के लिए ऊर्जा के स्रोत पर भारी मात्रा में निर्भरता होती है। जब विद्युत आर्क भट्टियाँ नवीकरणीय ऊर्जा पर चलती हैं, तो वे पुराने इस्पात के टुकड़ों को प्रति टन पुनःचक्रित करने पर केवल 0.4 टन CO₂ उत्सर्जित करते हुए संसाधित कर सकती हैं। यह वास्तव में पारंपरिक ब्लास्ट फर्नेस विधियों की तुलना में लगभग तीन-चौथाई कम प्रदूषण है। फिर भी, दुनिया के अधिकांश हिस्सों में अभी तक ऐसा नहीं है। पिछले वर्ष के Worldsteel डेटा के अनुसार, इन स्वच्छ विद्युत भट्टियों का वैश्विक स्तर पर सभी इस्पात उत्पादन का लगभग 29% ही हिस्सा है। अतः जब तक हमारी बिजली हरित स्रोतों से नहीं आती, तब तक इस्पात पुनःचक्रण की पूर्ण पर्यावरणीय क्षमता अप्रयुक्त रहती है।

भवन क्षेत्र की सर्कुलर अर्थव्यवस्था में लूप को बंद करने में इस्पात की भूमिका

एमआईटी के सर्कुलर इकोनॉमी विशेषज्ञों द्वारा प्रकाशित एक हालिया 2023 के अध्ययन के अनुसार, मानकीकृत डिज़ाइन दृष्टिकोण वास्तव में व्यावसायिक इस्पात संरचनाओं में लगभग 90% सामग्री पुन: उपयोग दर प्राप्त कर सकते हैं। रहस्य संरचनात्मक घटकों के बीच उन मॉड्यूलर कनेक्शन में छिपा है, जो इंजीनियरों को बीम को पूरी तरह से पिघलाने के बजाय अलग करने की अनुमति देते हैं, जिससे उन्हें बनाने में लगी सभी निर्मित ऊर्जा बच जाती है। इस दृष्टिकोण को सामग्री पासपोर्ट नामक कुछ ऐसे तरीके के साथ जोड़ें जो मूल रूप से यह ट्रैक रखते हैं कि कहाँ किस प्रकार की स्टील का उपयोग किया गया था, और हम 2040 तक प्रति वर्ष लगभग आधा अरब टन निर्माण अपशिष्ट कम करने की संभावना पर चर्चा कर रहे हैं। पुराने गोदामों के बारे में सोचें जिन्हें कचरे के ढेर के रूप में नहीं, बल्कि पुन: उपयोग योग्य भागों के लिए खंगाले जाने के लिए तैयार खजाने के रूप में तोड़ा जा रहा है। इस्पात इमारतें वास्तविक दुनिया के उदाहरण बन रही हैं जो दर्शाते हैं कि हमारी निर्माण आदतों को केवल सामग्री का उपयोग करने से बदलकर ऐसी प्रणालियाँ बनाने की ओर जाना चाहिए जहाँ सामग्री को बार-बार पुन: उपयोग किया जा सके।

संरचनात्मक इस्पात के पुनर्चक्रण के पर्यावरणीय लाभ

पुनर्नवीनीकृत संरचनात्मक इस्पात का उपयोग करने से वास्तविक पर्यावरणीय लाभ मिलते हैं, जो आज निर्माण उद्योग के समक्ष उठने वाले कुछ बड़े स्थिरता मुद्दों को दूर करते हैं। यहाँ इस्पात की परिपत्र प्रकृति उल्लेखनीय है। विश्व इस्पात संघ के अनुसार, जब इमारतों के जीवनकाल का अंत होता है, तो लगभग 85 प्रतिशत संरचनात्मक इस्पात को पुनर्चक्रित किया जाता है। इससे टनों सामग्री को लैंडफिल में जाने से रोका जाता है और ऊर्जा की आवश्यकता भी कम होती है। उपयोग किए गए इस्पात को पुनः प्रसंस्कृत करने में नई इस्पात के शून्य से उत्पादन की तुलना में लगभग 72% कम ऊर्जा लगती है। आजकल, निर्माता वास्तव में कुछ प्रकार के बीम और स्तंभों में 93% तक पुनर्चक्रित सामग्री का उपयोग कर रहे हैं। इसका अंतर काफी महत्वपूर्ण है। इन आधुनिक तरीकों से प्रत्येक टन इस्पात के उत्पादन पर, पुरानी उत्पादन तकनीकों की तुलना में लगभग 2 टन कम CO₂ उत्सर्जन होता है। ऐसे कमी का उन कंपनियों के लिए बहुत महत्व है जो गुणवत्ता के बलिदान के बिना अपने संचालन को हरा-भरा बनाने की कोशिश कर रही हैं।

विभिन्न सामग्रियों के समय के साथ पर्यावरण पर प्रभाव को देखते हुए, रीसाइकिल सामग्री से बने स्टील के भवनों में आम कंक्रीट के भवनों की तुलना में उनके जीवनकाल के दौरान लगभग 40 से 50 प्रतिशत कम उत्सर्जन उत्पन्न होते हैं। क्यों? क्योंकि स्टील को उसकी ताकत या गुणवत्ता में कमी के बिना अनंत रूप से रीसाइकल किया जा सकता है, ऐसा कुछ न तो लकड़ी और न ही कंक्रीट कह सकता है। लकड़ी की प्राकृतिक सीमाएं होती हैं, और कंक्रीट सीमेंट उत्पादन पर निर्भर करता है जो भारी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है। 2023 के हालिया अध्ययनों से पता चलता है कि स्टील फ्रेम से बने गोदाम समान कंक्रीट से बने भवनों की तुलना में लगभग 17 साल पहले संचालन के लिए महत्वपूर्ण नेट-जीरो कार्बन बिंदु तक पहुंच जाते हैं। जब हम इस तरह से सोचते हैं, तो यह तर्कसंगत लगता है।

इस्पात भवन सामग्री का जीवन चक्र मूल्यांकन

इस्पात निर्माण में अंतर्निहित कार्बन और जीवन चक्र मूल्यांकन: स्थायित्व को मापना

जीवन चक्र मूल्यांकन, या संक्षेप में LCAs, मूल रूप से इस बात का ट्रैक रखते हैं कि स्टील के भवन अपने पूरे अस्तित्व के दौरान कितना पर्यावरणीय नुकसान पहुँचाते हैं। इसमें उन कच्चे माल को खोदने से लेकर उनके उपयोगी जीवन के अंत तक जो भी होता है—चाहे उसका पुनर्चक्रण हो या न हो—सब कुछ शामिल है। इसका उद्देश्य एम्बॉडिड कार्बन (embodied carbon) का पता लगाना है, जिसका अर्थ है भवन के जीवन के हर चरण के दौरान छोड़े गए सभी ग्रीनहाउस गैस। आजकल, Cabeza और अन्य द्वारा 2014 में किए गए कुछ अनुसंधान के अनुसार, पुरानी तकनीकों की तुलना में इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस और बहुत सारे रीसाइकिल स्क्रैप का उपयोग करके स्टील बनाने से इस एम्बॉडिड कार्बन में लगभग 60 से 70 प्रतिशत तक की कमी लाई जा सकती है। हाल ही में, Engineering Structures में प्रकाशित एक अध्ययन ने एक बहुत ही दिलचस्प बात भी दिखाई। जब निर्माता हमेशा नए सिरे से शुरू करने के बजाय स्टील घटकों के पुन: उपयोग पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो वे जीवन चक्र उत्सर्जन में 52% तक की कमी करने में सफल होते हैं। यह इस बात को दर्शाता है कि पर्यावरण और हमारी जेब दोनों के लिए वास्तव में अच्छे डिज़ाइन बनाने के लिए LCAs कितने महत्वपूर्ण हैं।

इस्पात बनाम वैकल्पिक सामग्री: जीवन चक्र के दौरान पर्यावरणीय प्रदर्शन

जब पांच पर्यावरणीय श्रेणियों—संसाधन समाप्ति, अम्लीकरण, सुपोषण, ग्लोबल वार्मिंग और ओजोन समाप्ति—के आधार पर मूल्यांकन किया जाता है, तो इस्पात लंबे समय तक चलने वाली टिकाऊपन और पुनःचक्रण क्षमता में कंक्रीट और लकड़ी पर बेहतर प्रदर्शन करता है। उदाहरण के लिए:

हालांकि लकड़ी के आरंभिक उत्सर्जन कम होते हैं, फिर भी इस्पात का शक्ति-से-वजन अनुपात मध्यम ऊंची इमारतों में सामग्री के उपयोग को 40% तक कम कर देता है (Burchart-Korol, 2013), जो बार-बार जीवन चक्र के दौरान इसके कार्बन पदचिह्न की भरपाई करता है।

विघटन से पुनः उपयोग तक: इस्पात इमारतों में अंत-उपयोग पुनःचक्रण

इस्पात को बंद लूप प्रणाली के रूप में कहे जाने वाले तरीके से बार-बार रीसाइकल किया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि जब इमारतों को गिराया जाता है तो लगभग 98% इस्पात पुनः प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रक्रिया से वापस प्राप्त इस्पात संरचनात्मक रूप से उतना ही अच्छा काम करता है जितना कि नया इस्पात करता है। आजकल बेहतर छानने की तकनीक के धन्यवाद, बीम और स्तंभ जैसे बड़े संरचनात्मक भागों को हमेशा पिघलाने की प्रक्रिया से नहीं गुजरना पड़ता। पिछले साल बुज़ाटू और सहयोगियों द्वारा प्रकाशित शोध के अनुसार, इस तरह से बचाया गया प्रत्येक टन इस्पात लगभग 1.5 टन कार्बन उत्सर्जन कम करता है। स्थायी निर्माण प्रथाओं में रुचि रखने वालों के लिए, यह प्रकार का रीसाइक्लिंग उन सर्कुलर अर्थव्यवस्था लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए वास्तव में महत्वपूर्ण संपत्ति के रूप में इस्पात संरचनाओं को उभारता है जिनकी ओर कई शहर और निर्माण कंपनियाँ अब उन्मुख हैं।

स्थायी भवन डिजाइन में रीसाइकल इस्पात का एकीकरण

आधुनिक निर्माण में सामग्री की परिपत्रता को बढ़ावा देने पर अब अधिक जोर दिया जा रहा है, और संरचनात्मक इस्पात इस परिवर्तन का नेतृत्व अपनी बार-बार पुन: उपयोग की अद्वितीय क्षमता के माध्यम से कर रहा है। उद्योग के नेता अब 90% या अधिक रीसाइकिल सामग्री युक्त संरचनात्मक इस्पात को निर्दिष्ट कर रहे हैं, जो सामग्री के पुन: उपयोग के लिए LEED v4.1 के कठोर मानकों को पूरा करते हुए ASTM प्रदर्शन मानकों को भी बनाए रखता है।

संरचनात्मक इस्पात में रीसाइकिल सामग्री: उद्योग मानक और मापदंड

इस्पात निर्माण उद्योग में, क्रेडल टू क्रेडल प्रमाणन कार्यक्रम और हम जिन पर्यावरणीय उत्पाद घोषणाओं के बारे में लगातार सुन रहे हैं, उनके कारण अब इस्पात में कितनी मात्रा में रीसाइकिल सामग्री शामिल की जानी चाहिए, इसके मानक स्तर हैं। ये प्रमाणन प्रणाली मूल रूप से यह सुनिश्चित करती हैं कि जब इस्पात को रीसाइकिल किया जाता है, तो वह कई बार पुन: उपयोग के बाद भी संरचनात्मक रूप से मजबूत बना रहे। दुनिया भर के आंकड़ों को देखते हुए, आजकल अधिकांश इस्पात बीम और स्तंभों में वास्तव में 85% से अधिक रीसाइकिल सामग्री शामिल होती है। और यहाँ एक दिलचस्प बात है: शोध बताते हैं कि नए सामान के बजाय केवल एक टन रीसाइकिल इस्पात के उपयोग से लगभग 1.5 टन कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को बचाया जा सकता है। जब हमारी इमारतों में लगने वाले सभी इस्पात को ध्यान में रखा जाता है, तो यह एक बड़ा अंतर बनाता है।

व्यावसायिक परियोजनाओं में उच्च-रीसाइकिल इस्पात के अधिकतम उपयोग के लिए डिजाइन रणनीतियाँ

आगे देखने वाले वास्तुकार रीसाइकिल इस्पात के उपयोग को अनुकूलित करने के लिए तीन मुख्य तरीकों का उपयोग करते हैं:

• मॉड्यूलर डिज़ाइन घटकों के असेंबली हटाने और भविष्य में पुन: उपयोग की सुविधा प्रदान करना
• संकर सामग्री विशिष्टताएँ उच्च-रीसाइकिल प्रकार के स्टील को कम-कार्बन कंक्रीट विकल्पों के साथ जोड़ना
• डिजिटल सामग्री पासपोर्ट इमारत के जीवनकाल के दौरान स्टील संरचना की निगरानी

इन दृष्टिकोणों को एकीकृत करके, विश्व स्टील संघ की रिपोर्ट के अनुसार व्यावसायिक परियोजनाओं में निर्मित कार्बन में 40–60% तक की कमी लाई जा सकती है, जबकि पारंपरिक विधियों के साथ लागत समानता बनाए रखी जाती है। पर्यावरणीय और आर्थिक दोनों दृष्टि से व्यवहार्यता पर इस द्वैत ध्यान अगली पीढ़ी के स्थायी बुनियादी ढांचे के लिए रीसाइकिल स्टील को मुख्य आधार बनाता है।

स्टील उद्योग का डीकार्बोनाइजेशन: नेट-शून्य भविष्य की ओर मार्ग

स्टील उद्योग में नेट-शून्य प्रतिबद्धता: वर्तमान प्रगति और लक्ष्य

विश्व भर में उत्पादित कच्चे स्टील का आधे से अधिक अब कॉर्पोरेट नेट जीरो प्रतिबद्धताओं द्वारा आच्छादित है, क्योंकि दुनिया भर के देश मध्य सदी तक अपने औद्योगिक क्षेत्रों में कार्बन उदासीन स्थिति की ओर बढ़ रहे हैं। इस चुनौती के प्रति विभिन्न क्षेत्रों ने विविध दृष्टिकोण अपनाए हैं। यूरोप में, कई स्टील निर्माता स्वच्छ उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों पर बड़ी उम्मीदें लगा रहे हैं। वहीं, अमेरिकी कंपनियाँ पारंपरिक ब्लास्ट फर्नेस की तुलना में उत्सर्जन को 58 से 70 प्रतिशत तक कम करने वाले इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस पर अधिक निर्भर रहती हैं, जैसा कि क्लीन एयर टास्क फोर्स द्वारा पिछले वर्ष प्रकाशित एक अध्ययन में बताया गया था। उद्योग के कुछ आगे देखने वाले समूह मोल्टन ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस जैसी नाटकीय नई तकनीकों के साथ प्रयोग कर रहे हैं। यदि सफल होते हैं, तो ये नवाचार प्राथमिक स्टील निर्माण के दौरान लगभग सभी कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को समाप्त कर सकते हैं, हालाँकि वर्तमान प्रौद्योगिकी सीमाओं और लागत बाधाओं के कारण व्यापक अपनाने की संभावना अनिश्चित बनी हुई है।

इस्पात उत्पादन में ग्रीनहाउस गैस कमी को बढ़ावा देने वाले नवाचार और नीतियाँ

कार्बन मुक्ति के प्रयासों में तीन तकनीकी मार्ग प्रमुख हैं:

1. हाइड्रोजन डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (H2-DRI) – लौह अयस्क संसाधन में कोकिंग कोयले के स्थान पर ग्रीन हाइड्रोजन का उपयोग करता है
2. कार्बन कैप्चर, उपयोग और भंडारण (CCUS) – मौजूदा संयंत्रों से उत्सर्जन का 85–95% पकड़ता है
3. स्क्रैप-आधारित इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस अनुकूलन – इस्पात भवनों और बुनियादी ढांचे में रीसाइकिल सामग्री को अधिकतम करता है

2023 में सस्टेनेबल मटीरियल्स एंड टेक्नोलॉजीज़ में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, इन नए दृष्टिकोणों से पूरे उद्योग में मध्य 2030 के दशक तक लगभग 56 प्रतिशत तक उत्सर्जन में कमी आ सकती है। चीजों को तेज करने के लिए, दुनिया भर की सरकारें कार्बन बॉर्डर टैक्स लागू कर रही हैं, साथ ही स्वच्छ इस्पात पहलों को धन देने में लगभग पचहत्तर बिलियन डॉलर का निवेश कर रही हैं। उदाहरण के लिए यूरोपीय संघ के कार्बन बॉर्डर एडजस्टमेंट मैकेनिज्म (CBAM) ने पहले से ही इस्पात आयात करने वाले लगभग एक चौथाई देशों को अपने उत्पादों के निर्माण के हरित तरीकों की ओर देखने के लिए प्रेरित किया है। जो दिलचस्प बात है, वह यह है कि इन सभी नीतिगत बदलावों के कारण स्टील संरचनाओं के बारे में हमारी सोच कैसे बदल रही है। अब वे केवल इमारतें नहीं रही हैं, बल्कि ऐसी कार्बन भंडारण सुविधाएं बन रही हैं जहां भविष्य की निर्माण परियोजनाओं में सामग्री को बचाकर और बार-बार फिर से उपयोग किया जा सकता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

इस्पात को मजबूती खोए बिना पुनर्चक्रित क्यों किया जा सकता है?

स्टील को उसकी अद्वितीय परमाणु व्यवस्था के कारण मजबूती खोए बिना अनंत रूप से रीसाइकल किया जा सकता है, जो कई रीसाइकिलंग प्रक्रियाओं के दौरान भी संरचनात्मक बल बनाए रखने की अनुमति देता है।

क्या यह सच है कि स्टील का 100% रीसाइकल किया जा सकता है?

हालांकि किसी भी सामग्री के लिए 100% पुनर्प्राप्ति व्यावहारिक नहीं है, लेकिन व्यवहार में स्टील लगभग 93% से 98% तक रीसाइकल हो सकता है, जो अधिकांश अन्य सामग्री की तुलना में काफी बेहतर प्रदर्शन करता है।

रीसाइकल स्टील की प्रक्रियाएं CO2 उत्सर्जन को कैसे प्रभावित करती हैं?

विशेष रूप से नवीकरणीय ऊर्जा से चलने वाले इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में स्टील के रीसाइकलन से पारंपरिक ब्लास्ट फर्नेस विधियों की तुलना में लगभग तीन-चौथाई तक CO2 उत्सर्जन कम हो जाता है।

स्टील के रीसाइकलन का पर्यावरण पर क्या प्रभाव पड़ता है?

स्टील के रीसाइकलन से कच्चे लौह अयस्क के निष्कर्षण की आवश्यकता कम होती है, ऊर्जा खपत में 72% की कमी आती है, और लैंडफिल अपशिष्ट घटता है, जो पर्यावरण संरक्षण प्रयासों में महत्वपूर्ण योगदान देता है।

रीसाइकल स्टील के उपयोग को अधिकतम करने के लिए कौन सी निर्माण डिजाइन रणनीतियाँ हैं?

इसमें असेंबली के लिए मॉड्यूलर डिज़ाइन, संकर सामग्री विनिर्देशों और इस्पात संरचना के जीवन चक्र के दौरान ट्रैकिंग के लिए डिजिटल सामग्री पासपोर्ट शामिल हैं।