El acero es uno de los materiales más importantes utilizados por la humanidad, utilizado en todo, desde trenes hasta cubiertos. El acero es muy útil, pero su producción también genera casi 1.9 toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de acero producido y representa hasta el cinco por ciento del total de las emisiones mundiales. Claramente, reducir las emisiones de dióxido de carbono del acero será importante.
¿Por qué es importante el acero?
La gran mayoría del acero del mundo se produce a partir del mineral utilizando la ruta del alto horno para producir hierro y la fabricación de acero con oxígeno para hacer acero a partir del hierro. En este proceso de dos pasos, el carbono (en forma de coque) proporciona tanto la energía para alimentar la producción de hierro como para eliminar químicamente el oxígeno del mineral de hierro para producir hierro y dióxido de carbono. El carbono juega algún papel en el proceso de fabricación de acero, pero la gran mayoría del dióxido de carbono generado se encuentra en esta etapa de fabricación de hierro.
En pocas palabras, si podemos reemplazar el carbono en la etapa de fabricación de hierro, descarburaríamos en gran medida (eliminaríamos el carbono) el proceso de fabricación de acero.
El hidrogeno es el elemento más saludable en la fabricación de Hierro.
Hay muy buenas noticias en este frente. Sí, el hidrógeno se puede utilizar para reemplazar el carbono. De hecho, se ha demostrado a escala industrial que el hidrógeno puede colocar por completo en vez del carbono como combustible y reactivo para eliminar el oxígeno en el proceso de fabricación de hierro. Tan recientemente como en 2005, una planta que operaba en Trinidad y Tobago produjo varios cientos de miles de toneladas de hierro a partir de hidrógeno y esto se convirtió con éxito en acero de calidad comercial.
Ahora las malas noticias (o al menos la parte complicada).
Si bien esto es técnicamente factible, existen varias barreras serias para que se convierta en la nueva forma de fabricar acero, a saber:
- La tecnología dominante actual para fabricar hierro, el alto horno, no es necesariamente adecuada para la producción de hidrógeno de hierro, por lo que con tanta inversión en esa tecnología, cambiar a otra tecnología sería económicamente difícil para la industria.
- La tecnología que se adapta más fácilmente al hidrógeno es la fabricación de hierro de reducción directa (DRI) de la que existen varias variantes. Esta tecnología no es adecuada para tratar con minerales con alto contenido de ganga (minerales no deseados u otro material en el que se encuentran minerales valiosos), que son comunes en todo el mundo, por lo que la introducción de la producción de hidrógeno DRI también sería un desafío para la industria del mineral de hierro y probablemente para generar costos adicionales y energía en el siguiente paso de fabricación de acero.
- Las rutas 'verdes' actuales para producir hidrógeno (es decir, usar energía renovable) son en sí mismas caras y actualmente no están cerca de la escala de producción de hidrógeno requerida por las plantas de acero.
- La ruta denominada "gris" para producir hidrógeno (es decir, utilizar gas natural como materia prima) es actualmente menos costosa que la producción verde, pero también genera una cantidad significativa de dióxido de carbono. Algunos expertos de la industria defienden que la ruta gris es un buen intermedio mientras se desarrollan las energías renovables y la tecnología de electrólisis para la producción en masa de hidrógeno.
- Existen importantes programas de investigación en la UE, América del Norte y emergentes en Australia para abordar estos problemas. En mis propios laboratorios en Swinburne, tenemos proyectos activos que analizan estos diferentes aspectos de la posible revolución del hidrógeno para la producción de metales. Estos proyectos requieren no solo una investigación científica de cómo se comporta el hidrógeno a alta temperatura con diferentes minerales, sino también un análisis tecnoeconómico de diferentes opciones. Cualquier cambio hacia el acero con bajo contenido de carbono requerirá conocimientos técnicos y económicos.
Fuente: Swinburne