Rascacielos y puentes, coches y cruceros, armas y lavadoras. Todos tienen una cosa en común: el acero. Como insumo clave para la ingeniería y la construcción, es el metal más utilizado en el mundo, proporcionando los cimientos de la economía industrial moderna.
Desde que el inventor inglés Henry Bessemer desarrolló un método para producir en masa la aleación de hierro en la década de 1850, surgió una industria en expansión, que actualmente factura más de 2.5 billones de dólares al año y emplea a millones de personas. Igual que los sectores de petróleo y carbón comenzaron a enfrentar una intensa presión en los últimos años, el papel del acero en la crisis climática está hoy bajo un mayor escrutinio.
Desde Estados Unidos (EU) hasta China, la forma dominante de fundir hierro impulsa hacia la atmósfera enormes cantidades de dióxido de carbono (CO2), el principal componente que contribuye al calentamiento global. A medida que el cambio climático sube en importancia, los gobiernos se comprometen a cumplir objetivos ambientales ambiciosos, hay una carrera contra el tiempo en el desarrollo de versiones bajas en carbono de este material.
“Existe un consenso de que no es suficiente con seguir mejorando la eficiencia de los hornos. Se necesitan urgentemente las tecnologías de vanguardia”, menciona Martin Pei, director técnico de SSAB.
Después del despliegue masivo de energía renovable en la última década, así como los recientes compromisos de muchos de los grupos automotrices de cambiar a motores eléctricos, las industrias pesadas como el acero, el cemento y los petroquímicos, que requieren de calor extremo, son una de las siguientes fronteras en la descarbonización de la economía.
Para cumplir con los objetivos mundiales en materia de clima y energía, las emisiones de la industria siderúrgica deben caer al menos a la mitad para mediados del siglo, de acuerdo con la Agencia Internacional de Energía (AIE).
Algunos de los fabricantes de acero más grandes, como ArcelorMittal, Thyssen- krupp y Baowu Group, se encuentran en varias etapas de convertir los conceptos de laboratorio en una realidad industrial.
Algunos anunciaron objetivos para las denominadas emisiones “netas cero”. Los planes más ambiciosos implican alejarse de un principio para convertir la roca en metal, con gas hidrógeno limpio como una nueva fuente de energía alternativa. Sin embargo, reformar una industria de fabricación y lenta que produce 2,000 millones de toneladas al año de producto será una tarea enorme.
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Objetivos de descarbonización
La razón por la que el acero es tan intensivo en el carbono se reduce a la vía principal para extraer hierro de su mineral. Los enormes altos hornos que se calientan a más de 1,000 grados centígrados se cargan con el mineral, la cal y el coque, un combustible derivado del carbón metalúrgico que elimina las moléculas de oxígeno del óxido de hierro.
Un subproducto de esta reacción química es el CO2. Si bien los responsables de las políticas ambientales sueñan con una “economía circular”, el reciclaje por sí solo no puede proporcionar la respuesta para el acero, que ya es el material más reutilizado.
Los hornos de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en inglés) que derriten chatarra, en lugar de convertir materias primas, son más pequeños, más flexibles y emiten una fracción del CO2 de los altos hornos.
En la actualidad representan poco menos de 30% de la producción mundial de acero. Pero los suministros de chatarra son limitados y los hornos de arco eléctrico no siempre pueden producir la calidad requerida para determinadas aplicaciones, como la automotriz.
En consecuencia, los expertos dicen que siempre es probable que se necesite acero “virgen”, solo que mediante un método menos contaminante.
Reducción de hidrógeno
En la planta piloto en Lulea, en el norte de Suecia, SSAB comenzará pronto las pruebas con gas hidrógeno para reducir el mineral de hierro. Dice que esto dará como resultado ninguna emisión de CO2, siendo el vapor de agua el único subproducto.
Si se demuestra a nivel industrial, esto sería extremadamente revolucionario. Sin embargo, el proyecto se centra en la reu- tilización de un sistema existente llamado Reducción Directa de Hierro (DRI, por sus siglas en inglés), que representa un pequeño porcentaje de la producción de acero en todo el mundo.
Los hornos DRI normalmente se inyectan con gas natural. En su lugar, SSAB utilizará gas hidrógeno limpio producido en una instalación denominada electrolizador, alimentada con la electricidad renovable de Suecia. La producción será un intermedio sólido, que ingresa a un horno de arco eléctrico, donde se mezcla con chatarra y se refina para convertirlo en acero.
Trabajando junto a una compañía de energía eléctrica y una minera de hierro, SSAB se enfrenta a rivales como Voestalpine de Austria y ArcelorMittal, que están desarrollando proyectos similares. “Desde el laboratorio sabemos que, en principio, el H2 es capaz de reducir el mineral de hierro a hierro metálico. Pero hasta ahora nadie lo ha hecho a escala industrial”, dice Lutz Bandusch, ejecutivo de alto nivel de ArcelorMittal.
Otro posible papel del hidrógeno es la sustitución del carbón en los altos hornos. Pero todavía no es la solución completa para limpiar la fabricación de acero. Para empezar, los DRI centrados en H2 pueden depender de minerales de mayor ley, de acuerdo con algunos analistas.
El grupo sueco estima que el metal de su vía basada en hidrógeno al principio será al menos entre 20 y 30% más caro.
“Creemos que es más probable que el H2 sea la solución para llegar a las cero emisiones. La cuestión clave es el costo”, dice Michele Della Vigna, analista de inversiones de Goldman Sachs, quien calcula que será económicamente viable a un precio del carbono de alrededor de 220 dólares por tonelada.
Enfoque audaz
Otras iniciativas tienen el objetivo de evitar la fuga de gases o prever soluciones intermedias que podrían reducir las emisiones con el tiempo. En su planta de Gante en Bélgica, ArcelorMittal construye una instalación que convertirá los residuos tóxicos de madera en “biocarbón”, con una menor huella de CO2, para reemplazar una parte de la variedad habitual en altos hornos.
ArcelorMittal gasta 165 millones de euros en equipos para capturar gases residuales, donde los microbios los convertirán en etanol, que se puede reciclar en productos como plásticos o combustibles.
Kingsmill Bond, estratega de energía de Carbon Tracker, cree que la captura de carbono tiene un papel que desempeñar en la industria. “Pero es el último 10%... será necesario, pero será la última pieza”. Mientras que las empresas luchan con lo que se ha convertido en un dilema casi existencial, el desafío es atraer a nuevos participantes con la esperanza de sacudir un sector donde la disrupción es rara.
La startup Boston Metals, con sede en EU, dice que ideó una tecnología para fabricar acero nuevo sin emisiones utilizando electricidad. Esto consiste en una carcasa de acero con bordes de 2 metros, que en su interior contiene lo que la empresa llama una “sopa de óxidos fundidos” que incluye mineral de hierro.
La idea es que Boston Metal suministre pequeñas unidades modulares a los sitios de producción que puedan ampliarse en función de la demanda. La compañía recibió inversiones de las compañías mineras BHP Group y Vale, lo que llevó su financiamiento total a más de 100 millones de dólares, y tiene el objetivo de comercialización a gran escala para 2025.
Para que el acero verde realmente tenga un impacto en la lucha contra el cambio climático, la industria no puede tratarlo como un producto de nicho de primera calidad.
En un negocio de materias primas donde el costo es el rey, es probable que se necesite el apoyo de los contribuyentes durante la transición mientras las compañías tradicionales trabajan para hacer que los nuevos procesos de producción sean más eficientes y competitivos.