گروه رسانه‌ای پردازش- احیای مستقیم با هیدروژن یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های صنعت فولاد برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و حرکت به سوی تولید فولاد سبز است. در واحدهای احیای مستقیم گازمحور متداول، گاز احیاکننده معمولا ترکیبی از هیدروژن (H₂)، مونوکسیدکربن (CO)، دی‌اکسیدکربن (CO₂)، متان (CH₄) و بخار آب (H₂O) است. در مسیر توسعه جدید، سهم هیدروژن در این مخلوط افزایش می‌یابد و در چشم‌انداز بلندمدت، استفاده از هیدروژن تقریبا خالص امکان‌پذیر خواهد شد.

اهمیت راهبردی هیدروژن: مزیت اصلی هیدروژن، حذف بخش عمده کربن از واکنش شیمیایی احیای اکسیدهای آهن است. در فرایندهای متعارف مبتنی بر مونوکسیدکربن، محصول واکنش عمدتا دی‌اکسیدکربن است؛ در حالی که محصول اصلی احیای هیدروژنی بخار آب خواهد بود:
Fe₂O₃ + ۳H₂ → ۲Fe + 3H₂O
در صورتی که هیدروژن از الکترولیز آب و با استفاده از برق تجدیدپذیر تولید شود، انتشار مستقیم کربن در واحد احیا می‌تواند به‌طور چشمگیری کاهش یابد. این قابلیت، علاوه بر آثار زیست‌محیطی، یک مزیت رقابتی مهم برای شرکت‌های فولادی ایجاد می‌کند؛ زیرا بازارهای جهانی به سمت اعمال استانداردهای سخت‌گیرانه کربنی، مالیات بر انتشار و افزایش تقاضا برای فولاد کم‌کربن حرکت می‌کنند. با این حال، میزان واقعی کاهش انتشار به منشأ هیدروژن وابسته است و هیدروژن تولیدشده از منابع فسیلی، بدون کنترل یا جذب کربن، مزیت زیست‌محیطی کامل ایجاد نخواهد کرد.

چالش‌های فنی و عملیاتی: احیای هیدروژنی معمولا سرعت بالاتری نسبت به احیای مونوکسیدکربنی دارد، اما این ویژگی می‌تواند موجب تشکیل آهن فلزی بسیار واکنش‌پذیر و رشد ساختارهای الیافی موسوم به Iron Whiskers شود. پیامد این پدیده، افزایش احتمال چسبندگی گندله‌ها، کاهش نفوذپذیری بستر، افزایش افت فشار و اختلال در توزیع یکنواخت گاز در شفت‌فرنس است.از سوی دیگر، واکنش احیا با هیدروژن ماهیتی گرماگیر دارد و افزایش سهم هیدروژن می‌تواند دمای گاز و بستر جامد را کاهش دهد. بنابراین، پیش‌گرمایش گاز، بازیافت حرارت، گردش موثر گاز و کنترل دقیق دما از الزامات اصلی بهره‌برداری پایدار هستند. کیفیت گندله نیز از نظر تخلخل، استحکام، ترکیب شیمیایی و رفتار چسبندگی نقش تعیین‌کننده‌ای دارد.

مدیریت بخار آب و جمع‌بندی: نسبت H₂/H₂O شاخص کلیدی قدرت احیاکنندگی گاز است. افزایش بخار آب، توان احیایی گاز را کاهش می‌دهد و در شرایط نامطلوب می‌تواند احیا را کند کرده یا موجب اکسیداسیون مجدد آهن شود. ازاین‌رو، خشک‌سازی گاز برگشتی و پایش پیوسته ترکیب گاز ضروری است.در مجموع، موفقیت احیای مستقیم هیدروژنی به تامین هیدروژن پاک و اقتصادی، ارتقای کیفیت گندله، کنترل دما و رطوبت و استقرار سامانه‌های هوشمند پایش فرایند وابسته است.