El acero, que es fundamental para todo, desde automóviles y refrigeradores hasta puentes y vías férreas, es responsable de alrededor del 7 % del CO2 del mundo.2 emisiones Fuente: QinJin, Shutterstock.com
El acero, que es un componente básico de la sociedad moderna y un factor importante que contribuye al cambio climático, fomenta la búsqueda de tecnologías de vanguardia para descarbonizar el sector.
En un sitio de prueba industrial cerca de la ciudad de Metz, en el noreste de Francia, una máquina del tamaño de una pequeña casa de dos pisos produce placas de hierro. Con este proceso, Europa está dando un paso crucial en la lucha contra el cambio climático.
Lo que se está produciendo es la producción de acero mediante electrólisis, un nuevo método que evita el carbón altamente contaminante y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, incluido el CO2. Usando estas nuevas tecnologías, las empresas siderúrgicas esperan descarbonizar su propia industria.
Planta piloto
La planta piloto francesa de ArcelorMittal, con sede en Luxemburgo, el segundo mayor productor de acero del mundo, se construyó gracias a la financiación de la UE SIDEWIN proyecto que terminó en marzo de este año después de más de cinco años.
Aunque modesta en el gran esquema de las cosas, produciendo una pequeña fracción de la cantidad de acero en una planta normal, la planta piloto tiene grandes expectativas.
La planta piloto de ArcelorMittal en Francia utiliza electrólisis para producir láminas de hierro. Fuente: SIDERWIN
“En 2025 y 2025, construiremos nuestra primera pequeña instalación industrial”, dijo Valentine Weber-Zollinger, ingeniero de ArcelorMittal que coordinó el proyecto SIDERWIN. “Nuestra ambición es comenzar esta planta piloto en 2027. Luego, debemos escalarla hasta una fundición a gran escala para 2030”.
Las emisiones industriales, incluidas las de la producción de acero, contribuyen significativamente al calentamiento global en el mundo y en Europa.
Es fundamental para todo, desde automóviles y refrigeradores hasta puentes y vías férreas, acero representa aproximadamente el 7% del CO global y el 5% del europeo2 emisiones En comparación, la aviación representa alrededor del 2,5 % del CO2 mundial2.
Desde entonces, las siderúrgicas han estado en la mira de los legisladores climáticos europeos. 2005cuando la UE comenzó a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de las fábricas y centrales eléctricas a través del sistema de comercio de derechos de emisión (ETS) más grande del mundo.
Desde entonces, los emisores del ETS se han enfrentado a límites anuales cada vez más estrictos, ya que la UE aspira a convertirse en climáticamente neutral para 2050. A su vez, las regulaciones más estrictas han llevado a las siderúrgicas de Europa a intensificar su búsqueda de métodos de producción más ecológicos.
Fuerza y ambiente
En Europa, el sector factura anualmente unos 125.000 millones de euros y emplea a más de 300.000 personas, según la asociación de la industria. eurofer.
La industria siderúrgica europea también tiene importancia política, arraigada en la Comunidad Europea del Carbón y del Acero de 1951. La CECA fue el primer paso hacia la integración europea después de la Segunda Guerra Mundial.
Las ambiciones climáticas europeas, junto con la importancia económica y política de la industria siderúrgica en Europa, llevaron a la UE a aprobar este año un plan de política comercial sin precedentes, conocido como Mecanismo de ajuste de límites con derechos de emisión de carbonoo CBAM. Impondrá un gravamen a las importaciones de bienes de la UE, incluido el acero, si provienen de países donde los productores se ahorran los costos de protección climática que enfrentan los productores en el ETS.
“La fabricación de acero es uno de los procesos industriales más intensivos en energía que existen”, dijo Richard Porter, investigador principal del University College London. “Produce mucho CO2 emisiones, por eso es tan importante que descarbonicemos este sector lo antes posible.
Trabajo sucio
La producción de acero emite CO2 principalmente de tres maneras. En una acería típica, el carbón se utiliza para producir coque, que a su vez es la principal fuente de energía en los altos hornos.
La coca cola también se usa como agente reductor. En esta función, el coque se quema junto con el hierro y crea un proceso químico en el que se elimina el oxígeno del mineral de hierro y se produce hierro fundido que finalmente se utiliza para fabricar acero.
Además, la fundición utiliza mucha electricidad, que en su mayoría se genera en el sitio, pero por el momento todavía proviene de CO2– fuentes de generación. No obstante, la principal fuente de emisiones en la industria siderúrgica es el uso de carbón.
Hasta ahora, la industria siderúrgica de la UE ha centrado su estrategia de descarbonización principalmente en las oportunidades basadas en el hidrógeno, según un informe de la Comisión Europea. Centro Común de Investigación.
Por ejemplo, la empresa sueca H2 Green Steel planea usar una fábrica en la parte norte del país para producir metal utilizando hidrógeno verde, alimentado por electricidad sin combustibles fósiles, en lugar de carbón. se espera CO2 las emisiones se pueden reducir hasta en un 95% en comparación con la fabricación de acero tradicional.
Captura de carbon
Otras opciones incluyen no solo la electrólisis, sino también la llamada captura de carbono, que es el foco del trabajo de Porter.
“Queremos apoderarnos de la mayor parte de CO2 del molino”, dijo. “Nuestro objetivo son los gases que contienen CO2 y utilizar procesos químicos para capturarlo”.
Porter es parte de un proyecto financiado por la UE C4U proyecto que desarrolla esta tecnología. Con una duración de cuatro años hasta marzo de 2024, el proyecto tiene como objetivo probar la investigación en acerías en Bélgica, España y Suecia.
Si el sistema funciona y puede escalar, marcará una gran diferencia. C4U apunta a un despliegue comercial completo en 2030.
“Nuestro objetivo es capturar y mitigar alrededor del 90% de las emisiones de la fundición”, dijo Porter.
CO capturado2 luego se depositarían en vertederos, por ejemplo, en yacimientos de petróleo y gas natural agotados bajo el mar, o se utilizarían en otros procesos industriales como producción de cementodonde el carbono no se vuelve a emitir.
Sin embargo, la tecnología de captura de carbono tiene una buena cantidad de críticas porque no requiere un replanteamiento fundamental de cómo se fabrica el acero de la misma manera que lo hace la electrólisis, por ejemplo. Los fabricantes pueden simplemente seguir con sus negocios como de costumbre equipando las fábricas con dispositivos de captura de carbono y prolongando la producción sucia.
Porter es consciente de esta crítica.
“Mi esperanza es que la captura de carbono pueda ser un trampolín para diferentes tipos de producción de acero”, dijo.
La modernización de las acerías con tecnología de captura de carbono puede reducir las emisiones de CO2 emisiones como remedio, mientras se introducen formas fundamentalmente más limpias de fabricación de acero.
Reacciones actuales
Aquí es donde entra el negocio SIDERWIN. En lugar del carbón como agente reductor, la electricidad haría el trabajo.
“Hay dos electrodos que sumergimos en un fluido llamado electrolito”, dijo Weber-Zollinger de ArcelorMittal. “Cuando agrega corriente, provoca una reacción que puede separar el hierro del oxígeno en la fuente del mineral de hierro”.
Usar la electrólisis de esta manera reduciría la masa de CO2 emisiones de la producción de acero. La pregunta es si este proceso se puede escalar.
Para averiguarlo, los miembros del proyecto construyeron una planta piloto.
En un proyecto anterior, ArcelorMittal ya había construido una planta piloto que podría producir alrededor de tres o cuatro kilogramos de hierro, que eventualmente podría convertirse en acero. El nuevo sistema produce losas de alrededor de un metro cuadrado y un peso de entre 20 y 50 kg.
“Nuestro enfoque nos permitirá reducir drásticamente las emisiones de CO2dijo Jean-Paul Allemand, gerente del centro de investigación de ArcelorMittal. “Pero aún habrá emisiones que tendremos que capturar”.
Todo esto significa que la investigación en este campo en Europa seguirá activa en muchos frentes.
“Necesitamos avanzar, tanto con la captura de carbono como con nuevos métodos de producción”, dijo Porter de C4U. “Hay muchos pilotos y desarrollos emocionantes. Pero se necesita más”.