La fabricación mundial de acero es responsable de la cuarta parte de las emisiones de dióxido de carbono del sector industrial mundial y la descarbonización del sector utilizando hidrógeno verde es la opción más prometedora, aunque inicialmente costosa, según analistas de la industria.

El acero es el sector industrial más difícil de descarbonizar, ya que depende en gran medida de enormes cantidades de energía en cada etapa de su producción, desde la extracción de mineral de hierro hasta el funcionamiento de los altos hornos.

Cada tonelada de acero producida en 2018 generó emisiones medias de 1,85 toneladas de dióxido de carbono (CO2), lo que equivale a aproximadamente el 8 % de las emisiones de CO2 del sector energético mundial y alrededor del 25 % de las emisiones industriales de CO2, según la Asociación Mundial del Acero.

El acero es también el mayor consumidor industrial de carbón, que proporciona el 75% de su demanda energética, según la Agencia Internacional de Energía (AIE).

El sector manufacturero, especialmente el acero y el cemento, fueron las áreas de mayor preocupación cuando se discutió la industria de descarbonización, dijo recientemente Bill Gates a la agencia de noticias Reuters, especialmente porque se esperaba que estos sectores continuaran creciendo en las próximas décadas justo cuando las empresas intentaron reducir las emisiones.

Las emisiones globales de carbono de la producción de hierro y acero se encuentran actualmente en alrededor de 2,3 Gt al año, y los escenarios habituales sugieren que esto podría aumentar a 2,8 Gt al año para 2050.

En Europa, los gravámenes sobre el carbono, como a través del Sistema de Comercio de Emisiones (ETS), el primer gran mercado de carbono del mundo, y el mecanismo de ajuste fronterizo del carbono (CBAM), una tarifa de carbono propuesta como parte del Acuerdo Verde Europeo, están aumentando la presión en grandes emisores como el acero para encontrar un camino hacia la descarbonización.

“Lo que está surgiendo actualmente en Europa a través del fortalecimiento del ETS y el CBAM, coloca a la industria del acero en un punto de su historia en el que tendrá que descarbonizarse en algún lugar u otro. El hidrógeno es una opción clave para descarbonizar las emisiones de la industria siderúrgica”, dijo Ivan Pavlovic, especialista sénior en transición energética de Nataxis, durante un seminario web de Reuters Events “Hydrogen and the Hard-to-Abate Sectors”

 

Producción de acero por participación de diferentes rutas de proceso en el Escenario Cero Neto, 2018-2030

 

 

 

 

 

 

 

Key: Light blue – Primary: conventional routes, Dark blue – Primary: CCS-equiped, Light green – Primary: hydrogen based, Dark green – Secondary: scrap based. (Fuente: IEA)

Opciones viables

Las empresas siderúrgicas están examinando una variedad de opciones para reducir las emisiones de carbono, pero la combinación de la reducción directa de hierro (DRI), los hornos de arco eléctrico alimentados con hidrógeno (en lugar de los altos hornos alimentados con carbón) y la chatarra se consideran las opciones más viables para reducir las emisiones de carbono.

Actualmente, el hierro utilizado en el proceso de fabricación de acero se reduce químicamente a partir del mineral de hierro a través de combustibles fósiles como el gas natural y el carbón.

El hidrógeno también puede hacer este trabajo como agente reductor auxiliar en el alto horno de oxígeno básico (BF-BOF), aunque esto también produce emisiones de carbono que deben tratarse mediante tecnologías de captura de carbono, o como el único agente reductor en un proceso, conocida como reducción directa de hierro (DRI).

Sin embargo, al igual que con muchas soluciones de hidrógeno verde, encontrar la cantidad de electricidad renovable para producirlo, sigue siendo un desafío.

La principal fuente de producción de hidrógeno en la actualidad es el gas natural, que representa alrededor de las tres cuartas partes de la producción mundial anual dedicada de hidrógeno de alrededor de 70 millones de toneladas.

Alrededor del 6 % del gas natural mundial y el 2 % del carbón mundial se destinan a la producción de hidrógeno, mientras que menos del 0,1 % del hidrógeno dedicado mundial proviene de la electrólisis del agua, según la AIE.

Si toda la producción dedicada actual de hidrógeno de alrededor de 70 millones de toneladas se produjera solo a través de la electrólisis del agua, requeriría unos 3.600 TWh, más que la generación anual de electricidad de los 27 países de la Unión Europea, explicó AIE.

Como tal, reemplazar los combustibles fósiles en el proceso DRI con energía renovable o hidrógeno aún no es competitivo en costos.

Según un estudio de viabilidad de la siderúrgica sueca SSAB, el acero libre de combustibles fósiles, dado el precio actual de la electricidad, el carbón y las emisiones de CO2, sería un 20-30 % más caro.

El Escenario de Desarrollo Sostenible de la AIE plantea un aumento del 400% en la demanda mundial de hidrógeno limpio para 2050 a partir de 2020, una escala que requerirá grandes niveles de inversión.

Mientras tanto, se necesita tres veces más hidrógeno para suministrar la misma cantidad de energía que el gas natural, lo que significa que los gasoductos existentes necesitarán una revisión si van a transportar hidrógeno. Se necesitan alrededor de 9 litros de agua para producir un kilogramo de hidrógeno, un problema potencial para las áreas con escasez de agua.

“La adopción de tecnologías bajas en CO2 requerirá inversiones significativas (hasta 100 000 millones de euros para 2050) de los productores europeos, dependiendo de la escala de las instalaciones nuevas y modernizadas”, dijo el consultor McKinsey en el foro ‘El futuro de la industria siderúrgica europea’.

Thyssenkrupp Steel de Alemania tiene como objetivo ser climáticamente neutral para 2045 y, como objetivo inicial, planea reducir las emisiones de su propia producción y procesos en un 30% para 2030 en comparación con 2018. Sin embargo, la compañía no se hace ilusiones ante los desafíos que se avecinan.

“El acero neutral requiere un cambio en la tecnología, que debe dar como resultado nuevas instalaciones de producción y la expansión de una infraestructura de hidrógeno. Este cambio requiere miles de millones de dólares de inversión en nuevas plantas y la conversión de sitios integrados. Esto conducirá a significativamente más alto costos operativos en un período de transición hasta que los nuevos procesos se amplíen”, dijo Marie Jaroni, directora de descarbonización de Thyssenkrupp Steel.

“Sin embargo, también está claro que en el mediano y largo plazo, los costos caerán y deberán ser asumidos en su totalidad por el mercado”, añadió.

La presión sobre los fabricantes de acero para que abandonen los combustibles fósiles se siente de manera especialmente aguda en Europa, donde las empresas no han invertido mucho en hornos de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en inglés) que funcionan con energía eléctrica. En Estados Unidos han aumentado el uso de los EAF en los últimos años, mientras que China apuesta por una regulación  más gradual hacia el cero neto en 2060.

En Europa, un precio del carbono que supera las expectativas, la creciente demanda de acero ecológico por parte de los usuarios finales, como la industria del automóvil, y un número cada vez mayor de recién llegados a la industria que cuentan con tecnología de punta, se han combinado para impulsar a los fabricantes de acero tradicionales a elaborar estrategias para la transición al verde.

Los incentivos económicos son claros.

Los precios del carbono en Europa se dispararon a casi 97 euros la tonelada en febrero y, dado que una acería integrada emitirá casi dos toneladas de CO2 por tonelada de acero, el costo del carbono es una carga financiera importante para el fabricante.

Los usuarios finales también están dispuestos a pagar una prima por los metales verdes, mientras que muchas empresas en transición buscan financiación pública, como la del Fondo de Innovación de la Unión Europea, no solo para aumentar los gastos de capital, sino también para respaldar los costes operativos más elevados cuando se utiliza hidrógeno y energía renovable, explicó Alexander Fleischanderl, jefe de soluciones ECO en Primetals Technologies.

“Esto continuará durante los próximos años y estos tres elementos juntos hacen que sea simplemente viable invertir en acero verde”, concluyó Fleischanderl.

Fuente: Paul Day de Reuters