La siderurgia tradicional depende críticamente del carbón de coque en los altos hornos, actuando tanto como fuente de energía como agente reductor para eliminar el oxígeno del mineral de hierro. Este proceso es responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. La verdadera revolución tecnológica para lograr la sostenibilidad industrial radica en sustituir este combustible fósil mediante la reducción directa basada en hidrógeno (DRI, por sus siglas en inglés).
¿qué es el acero verde?
El acero verde es un tipo de acero que se produce utilizando procesos más sostenibles y con menor impacto ambiental en comparación con los métodos tradicionales de fabricación. El acero verde es idéntico al acero convencional en cuanto a composición, resistencia mecánica, durabilidad y versatilidad.
La principal característica del acero verde es que genera cero o muy bajas emisiones de carbono durante su producción. Otro aspecto singular del acero verde es que utiliza tecnologías innovadoras que eliminan o reducen significativamente el uso de combustibles fósiles. Los métodos principales de fabricación del acero verde incluyen:
Uso de hidrógeno verde en lugar de carbón para la reducción del mineral de hierro.
Empleo de energías renovables (eólica, solar, hidroeléctrica) para alimentar los hornos y equipos.
Utilización de hornos de arco eléctrico alimentados con electricidad 100% renovable.
La producción de acero verde puede reducir las emisiones de CO2 en más del 90% comparado con el acero convencional. Esto es crucial, ya que la industria del acero es responsable de aproximadamente el 7-8% de las emisiones globales de CO2.
Actualmente, el precio del acero verde es mayor que el del acero tradicional, y su producción a escala industrial aún está en desarrollo. El acero verde representa un avance significativo hacia la descarbonización de la industria siderúrgica. Este cambio en la siderurgia hacia el acero verde es uno de los esfuerzos globales para combatir el cambio climático como el amoniaco verde de cero emisiones.
Ventajas ambientales del acero verde
Un cambio en los procesos industriales como este es motivado por muchas variables. Sin duda, una de ellas es la demanda del consumidor final. En este sentido las ventajas ambientales son muy importantes y cumplen los criterios de sostenibilidad corporativa. Entre estos beneficios ambientales destaca:
1. Reducción drástica de emisiones de CO2: El acero verde puede reducir las emisiones de CO2 en más del 90% comparado con el acero convencional. Mientras que la producción tradicional emite aproximadamente 2 toneladas de CO2 por tonelada de acero, el acero verde emite menos de 1 tonelada.
2. Uso de energías renovables: La producción de acero verde utiliza fuentes de energía limpia como la eólica, solar e hidroeléctrica, en lugar de combustibles fósiles. Esto disminuye significativamente la huella de carbono del proceso.
3. Utilización de hidrógeno verde: En lugar de usar carbón o gas natural, el acero verde emplea hidrógeno verde producido con energía renovable para la reducción del mineral de hierro, generando solo agua como subproducto.
4. Mayor uso de material reciclado: La producción de acero verde incorpora más del 70% de materia prima reciclada, comparado con menos del 30% en la producción convencional.
5. Contribución a la mitigación del cambio climático: Al ser la industria del acero responsable del 7-8% de las emisiones globales de CO2, la transición al acero verde tiene un impacto significativo en la lucha contra el cambio climático.
6. Mejora en la salud y seguridad laboral: Los procesos innovadores utilizados en la producción de acero verde conllevan menos riesgos para los trabajadores.
7. Conservación de recursos naturales: Al utilizar más material reciclado y procesos más eficientes, la producción de acero verde ayuda a conservar recursos naturales y reduce la necesidad de extracción de materias primas.
Países que lideran la producción de acero verde
Oriente Medio y Norte de África adquieren ventaja en la fabricación de acero verde, según el Instituto de Análisis Económico y Financiero de la Energía (IEEFA). Los productores de acero de Oriente Medio y Norte de África (MENA) tienen una ventaja competitiva que les permite liderar la carrera global hacia la producción de hierro y acero ecológicos. Los avances en tecnologías que combinan hidrógeno verde con gas natural pueden transformar las plantas actuales de reducción directa de hierro con hornos de arco eléctrico (DRI-EAF) en sistemas de bajas emisiones, sin necesidad de realizar modificaciones costosas.
Este proceso híbrido facilita la transición hacia una producción de acero con menor huella de carbono. Coloca a los fabricantes de MENA en una posición privilegiada para alinearse con el mercado global de acero verde, especialmente en Europa. Las instalaciones existentes de DRI-EAF basadas en gas tratan de reducir gradualmente las emisiones de Alcance 1 y 2 para alinearse con los estrictos criterios internacionales de producción de acero de bajas emisiones. Los fabricantes de acero de la región MENA están transformando su flota de plantas de DRI basadas en gas en sistemas híbridos como paso previo a un cambio total al hidrógeno. Un ejemplo similar es el desarrollo del amoniaco verde.
La sustitución parcial no sólo permite reducir el tamaño de las instalaciones, sino también los costes de capital. Esto hace más factible el proceso de transición hacia la producción del acero verde.
Cómo influye la tecnología DRI acero verde
Las empresas recurren al reciclaje para producir materiales sostenibles como el aluminio ecológico, acero verde y plásticos. La tecnología DRI implica la reducción directa del mineral de hierro en hierro metálico sin necesidad de fundir el mineral. Este proceso utiliza un agente reductor, que tradicionalmente ha sido gas natural. Ahora está evolucionando hacia el uso de hidrógeno para lograr una producción aún más limpia.La tecnología DRI es una buena solución para los fabricantes de acero convencional en su objetivo de reducir sus emisiones y producir acero verde.
La fuerte dependencia de la región MENA de los combustibles fósiles para la generación de electricidad representa un obstáculo importante para cumplir con normativas internacionales más estrictas sobre emisiones de carbono, como el Mecanismo de Ajuste de Fronteras de Carbono (CBAM) de la Unión Europea.
Se estima que la capacidad global de producción de DRI alcanzará los 175 millones de toneladas anuales (mtpa) para 2030. En este estudio, se afirma que la región MENA contribuye con un tercio de este crecimiento. Además, para 2050, se espera que el comercio mundial de DRI alcance los 85 millones de toneladas anuales, con casi la mitad de estas exportaciones provenientes de MENA.
En este proceso tienen ventaja algunos países líderes en hidrógeno. Por eso, existen numerosos anuncios de proyectos siderúrgicos de bajas emisiones. Un ejemplo destacado es el acuerdo del gobierno alemán para producir 10.000 toneladas de hidrógeno verde en Marruecos, que se utilizarán para producir 50.000 toneladas de acero verde en Alemania.
Oportunidades
Las diversas oportunidades y capacidades de las distintas regiones subrayan la inevitabilidad de desvincular los procesos de fabricación del hierro y del acero, allanando el camino para una cadena de suministro mundial del acero más integrada y eficiente.
En los próximos años, la prima verde será un motor clave de la transformación del sector siderúrgico. Los fabricantes de acero pueden alcanzar los umbrales de algunos índices cambiando gradualmente a electricidad de bajas emisiones y sustituyendo el gas por hidrógeno.
Innovación en el proceso térmico
Al utilizar hidrógeno verde en lugar de carbón, el único subproducto de la reacción de reducción es vapor de agua pura (H2O). El hierro esponja resultante se procesa posteriormente en un Horno de Arco Eléctrico (EAF) optimizado con electricidad limpia. Así se logra recortar hasta el 95% de la huella de carbono del producto final.
Un claro ejemplo de esta evolución técnica es el proyecto europeo HyTecHeat. Esta iniciativa utiliza el innovador sistema de electrólisis descentralizado Dragonfly® de 1 MW para integrar de forma progresiva hidrógeno de bajas emisiones en los procesos de tratamiento térmico y recalentamiento del acero. Estas etapas históricamente dependían en exclusiva del gas natural.
