Comparación de las tecnologías del "acero ecológico": unos indicadores basados en reducciones de las emisiones de CO2

En este artículo de 4 minutos de lectura, basado en una "Directriz para el acero ecológico" más larga, se resume el estado actual de la fabricación de acero basado en reducciones de emisiones de CO₂ cuantificables y objetivas.

Captura y utilización de carbono (CCU): reducción de las emisiones de CO₂ en un 65%

Actualmente no existen procesos de CCU comerciales a gran escala en la industria del acero, pero varios estudios de investigación señalan un gran potencial. Es posible capturar aproximadamente el 65% de las emisiones de CO₂ y, a continuación, procesarlas y/o combinarlas con otros gases para crear las "materias primas" basadas en carbono necesarias para la industria química. La desventaja: se utiliza la misma cantidad de combustibles fósiles, lo que mantiene los mismos impactos derivados de la extracción, etc.

Captura y almacenamiento de carbono (CCS): reducción de las emisiones de CO₂ en un 60-70%

En el vaso de la CCS, el CO2 se comprime, transporta y almacena en depósitos geológicos subterráneos seleccionados y gestionados adecuadamente. El Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) calcula que, si se realizan correctamente, es "muy probable" que los depósito retengan el 99% del CO₂ durante más de 1000 años.

Dicho esto, actualmente no existen instalaciones de CCS comerciales a gran escala en la industria del acero. Según la Agencia Internacional de la Energía (IEA), es poco probable que la captura de carbono sea significativa para 2030: esta estima que se capturará el 1% de las emisiones de CO₂ anuales de la industria del acero (16 MtCO₂ /año).

Algunos expertos en emisiones afirman que los depósitos de CCS deben priorizarse en industrias distintas a la del acero, como el plástico o el cemento, que se enfrentan a grandes costes y obstáculos en el desarrollo de tecnologías libres de combustibles fósiles. En estos sectores, el dióxido de carbono podría reducirse hasta en un 60-70%.  

El reciclaje de la chatarra de acero ya es mucho más limpio que la fabricación tradicional de acero basada en mineral de hierro, ya que, obviamente, se omite el proceso de fabricación de hierro, que históricamente constituye la parte más contaminante en cuanto a emisiones de CO₂ de la fabricación de acero. Como se puede reciclar infinitamente, no es de extrañar que el acero tenga una tasa de reciclaje del 90%, la más alta de cualquier material usado globalmente. Sin embargo, el reciclaje solo puede cubrir el 25% de la demanda mundial de acero actual. La fabricación actual de acero basado en chatarra puede mejorarse mediante las siguientes prácticas. 

DRI bajo en carbono: reducción de las emisiones de CO₂ en un 10-20%. 

El uso de hierro de reducción directa (DRI) con bajo contenido de carbono, en lugar de hierro de reducción directa basado de combustibles fósiles, podría reducir la huella de dióxido de carbono de la fabricación de acero basada en chatarra en un 10-20%, dependiendo de la cantidad y el tipo de DRI y del mix eléctrico. 

Electricidad verde: reducción de las emisiones de CO₂ en un 50%

Un cambio completo de la electricidad basada en combustibles fósiles a la electricidad libre de combustibles fósiles podría reducir a la mitad las emisiones actuales de CO₂ en la fabricación de acero basada en chatarra. 

Biocarbón: hasta un 40% de reducción de las emisiones de CO₂

El biocarbón se produce mediante la pirólisis de Biogreen y la carbonización de biomasa cruda. Cuando se fabrica con energía libre de combustibles fósiles y sin aglutinantes, el biocarbón es un combustible neutro en carbono. A pesar de que el biocarbón puede sustituir a la inyección de carbón pulverizado (PCI), sigue siendo necesario utilizar carbón para fabricar coque para los altos hornos. Además, el biocarbón normalmente contiene una mayor cantidad de potasio (K) y fósforo (P), lo que supone un reto para la calidad del acero. Teniendo esto en cuenta, el método podría reducir las emisiones de carbono hasta en un 40%. 

Inyección de hidrógeno: reducción de las emisiones de CO₂ en un 10-40%

La inyección de carbón pulverizado en el alto horno puede sustituirse parcialmente por hidrógeno. La reducción resultante del dióxido de carbono es limitada, aproximadamente de un 10-40 % dependiendo de la tecnología. 

Reciclaje de gas (TGR): reducción de las emisiones de CO₂ en un 21-25%

Los gases generados durante la producción de energía o calefacción en altos hornos podrían reciclarse devolviendo al horno las emisiones de carbono y el hidrógeno . Las reducciones de carbono previstas son del 21-25%. 

Hornos de arco eléctrico sumergido (SAF) Se deben determinar la reducción de las emisiones de CO₂

Los hornos de arco eléctrico sumergido (SAF) o los hornos con baño de escoria abierto (OSBF) similares, pueden sustituir a la fabricación de hierro en altos hornos, lo que reduciría la necesidad de coque y carbón. Una ventaja clave de estas tecnologías es la posibilidad de utilizar mineral de hierro de menor calidad. Los SAF y OSBF siguen en desarrollo y aún no es posible su implementación comercial a gran escala en la industria del acero. Con un mayor desarrollo e innovaciones, los SAF y OSBF podrían reducir sustancialmente las emisiones de CO₂ en la fabricación de hierro. 

Reducción directa basada en combustibles fósiles con hornos de arco eléctrico (EAF): reducción de las emisiones de CO₂ en un 10-40%

Alimentados con DRI basado en gases naturales, DRI basado en carbón o gas de síntesis (una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono), se estima que estos procesos reducen las emisiones de dióxido de carbono en un 10-40% en comparación con la fabricación tradicional de hierro. 

Reducción directa libre de combustibles fósiles (DRI) con hornos de arco eléctrico (EAF): prácticamente sin emisiones de CO₂

La mayor reducción, con diferencia, en las emisiones de CO₂ para la fabricación de acero a base de mineral de hierro se derivará de la sustitución de todas las principales fuentes de dióxido de carbono por un proceso de reducción directa de hidrógeno verde. En la reducción directa libre combustibles fósiles se utiliza hidrógeno producido por electricidad libre de combustibles fósiles: solar, eólica, hidráulica, etc. El subproducto de la DRI libre de combustibles fósiles es el agua, que puede reutilizarse fácilmente para la producción de hidrógeno, formando un ciclo cerrado.

El desarrollo tecnológico del hierro de reducción directa libre de combustibles fósiles para la fabricación de acero libre de combustibles fósiles comenzó en 2016 y los primeros productos de acero prácticamente libres de combustibles fósiles del mundo se produjeron en julio de 2021.

Otras tecnologías prometedoras de fabricación de hierro que reducen las emisiones de CO₂

En el resumen anterior se cubren iniciativas de desarrollo que se considera que tienen "altos niveles de disponibilidad tecnológica". Entre las iniciativas adicionales con menores niveles de disponibilidad tecnológica se incluyen:

• Reducción directa de hidrógeno basada en finos de mineral de hierro combinada con horno de arco eléctrico (por ejemplo, HyREX, Circored). 
• Reducción directa de hidrógeno basada en finos de mineral de hierro combinada con reducción por fundición (por ejemplo, SuSteel). 
• Electrolisis directa de mineral de hierro a baja temperatura (por ejemplo, Ulcowin, Siderwin). 
• Electrolisis directa de mineral de hierro a alta temperatura (por ejemplo, Ulcolysis, Boston Metal).  

En 2026: acero libre de combustibles fósiles en cantidades comerciales

Empresas de distintos sectores, incluido el automotriz, utilizan actualmente pequeñas cantidades de aceros libres de combustibles fósiles de SSAB procedentes de su planta piloto para construir prototipos. Debido a que nuestros nuevos aceros libres de combustibles fósiles tienen las mismas propiedades que nuestros aceros actuales, no es de extrañar que la aceptación por parte de los clientes haya sido, hasta la fecha, muy sencilla.