El acero, un material omnipresente en la infraestructura moderna, desde los esqueletos de los rascacielos hasta el corazón de nuestros vehículos, es un pilar fundamental de la economía global. Sin embargo, su producción es una danza energética intensiva, alimentada por combustibles fósiles que liberan vastas cantidades de óxidos de carbono y exacerban la emergencia climática. Pero hay buenas noticias. La sucia industria siderúrgica está dando sus primeros pasos en la ruta verde.
Con un aporte de entre el 7 y 9% a las emisiones globales de CO2 de origen humano, la industria siderúrgica se encuentra en una encrucijada crítica. Cada año se producen más de 2 millones de toneladas de acero. Uno de los principales elementos usados en automóviles, edificios y objetos del día a día, como cubiertos o herramientas, entre otros. En su fabricación emplea directamente más de 6 millones de personas. Su producción, realizada en altos hornos, requieren combustibles fósiles para alcanzar temperaturas y reacciones químicas extremas.
El desafío es inmenso: el sector siderúrgico es el segundo mayor emisor de gases de efecto invernadero, solo superado por la industria del cemento. Según la Agencia Internacional de Energía, se anticipa un incremento del 33% en la producción de acero para 2050. Con la demanda de acero en aumento es crucial desarrollar procesos de producción con menor intensidad de carbono. Las medidas de eficiencia energética existentes solo pueden reducir las emisiones en un 25% a 40%, insuficiente frente a la meta del Acuerdo de París de cero emisiones netas para 2050. Se necesitan tecnologías disruptivas como la reducción por hidrógeno verde para lograr un “acero ecológico”.
Ruta verde
La Asociación Mundial del Acero, alineada con la Hoja de Ruta de la UE para una economía baja en carbono, se ha propuesto reducir las emisiones industriales entre un 80% y un 95% para 2050. El camino hacia un futuro sostenible es claro: el acero ecológico podría ser el estandarte de esta nueva era industrial.
Afortunadamente, el acero es eternamente reciclable. Mantiene sus propiedades en un proceso eléctrico de bajas emisiones. Actualmente, el reciclaje satisface el 26% de la demanda mundial. Los Países Bajos lideran con un impresionante 97,3%, España recicla más del 85% de su acero, (ocupa la octava posición en Europa) mientras que Italia aún no alcanza el 75%.
En un giro revolucionario hacia la sostenibilidad, la industria siderúrgica está adoptando un enfoque híbrido impulsado por hidrógeno para la fabricación de acero, ofreciendo al medio ambiente el alivio necesario para su recuperación. Este avance, destacado por Forbes, fue logrado en 2021 por la empresa sueca SSAB, que produjo el primer lote de acero libre de combustibles fósiles destinado a la fabricación de camiones para Volvo Group.
Tecnología HYBRIT
La tecnología HYBRIT, que se encuentra en el corazón de este proceso, emplea electricidad de fuentes renovables para generar un gas de combustión limpio. Reemplaza los combustibles fósiles tanto en la creación de pellets de hierro como en la etapa de purificación del carbono. La producción de acero sin combustibles fósiles podría ser un cambio de paradigma.
Los funcionarios de SSAB han establecido el objetivo de introducir acero libre de fósiles en el mercado y demostrar la tecnología a escala industrial para 2026, marcando un futuro prometedor para la industria del acero y el medio ambiente. Con estos desarrollos, la siderurgia no solo avanza hacia la reducción de su huella de carbono. También se posiciona a la vanguardia de la innovación tecnológica en la lucha contra el cambio climático.
Acero ecológico
Se logra mediante procesos de producción que reducen significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono. Utilizan fuentes de energía renovables. Entre los métodos innovadores para producir acero ecológico se encuentran:
- Producción con horno de arco eléctrico: Este método reduce las emisiones de CO2 en un 80% en comparación con la producción convencional en altos hornos, que consume mucha energía y genera emisiones intensivas.
- Producción con hidrógeno: La tecnología HYBRIT, desarrollada por SSAB, utiliza electricidad de fuentes renovables para crear gas de combustión limpia y sustituye los combustibles fósiles en la fabricación de pellets de hierro y el proceso de purificación de carbono. Permite producir acero sin el uso de combustibles fósiles.
- Reciclado infinito: El acero puede ser reciclado infinitas veces sin perder sus propiedades. Reduce la necesidad de producir nuevo acero y, por tanto, las emisiones asociadas con su fabricación.
- Certificaciones y etiquetas: Algunas empresas y organizaciones están estableciendo certificaciones y etiquetas para acero ecológico que se producen con reducciones significativas en las emisiones de CO2. Las certificaciones pueden variar, pero ayudan a proporcionar transparencia y a los clientes una forma de elegir opciones más sostenibles.
Europa a la cabeza
Europa ya está explorando vías innovadoras con proyectos como Hybrit y H2 Greensteel, que buscan sustituir los combustibles fósiles por hidrógeno verde. Paralelamente, en Estados Unidos, Boston Metal, nacida del MIT, está avanzando en la electrólisis directa del mineral de hierro. Un proceso ecoeficiente similar al utilizado en la producción de aluminio. Ambos enfoques dependen de la electricidad renovable, garantizando un proceso libre de emisiones.
Se espera que para el año 2030, las primeras plantas comerciales que emplean estas tecnologías neutras en carbono estén operativas, coincidiendo con la renovación de los altos hornos europeos. En España, Iberdrola, consciente de la importancia del sector, está evaluando proyectos con socios industriales a nivel global. Destacan sus colaboraciones con Boston Metal y la spin-off de Scania, Hydrogen Green Steel, a través de la CEO Alliance. La transición hacia la descarbonización representa una oportunidad de crecimiento significativa para Iberdrola. Con el potencial incremento de la demanda eléctrica en unos 5.000 TWh/año, casi el doble de la producción actual de Europa. Se requerirán unos 40 millones de toneladas de hidrógeno verde y más de 300 MW de capacidad de electrolizadores.
Iberdrola también está comprometida con la sostenibilidad a través de su participación en SteelZero. Una iniciativa internacional que busca utilizar un 50% de acero de bajas emisiones para 2030 y alcanzar cero emisiones para 2050. SteelZero es un llamado a la acción para transformar los mercados y políticas hacia una producción y suministro responsable de acero. Alinea la industria con un futuro libre de carbono.
Hidrógeno verde
Es un tipo de hidrógeno que se produce de manera sostenible y tiene múltiples aplicaciones para contribuir a la descarbonización del planeta incluyendo:
- Combustible limpio y renovable: Se puede utilizar directamente como combustible para vehículos, como los de pila de combustible, o como materia prima para la producción de combustibles sintéticos, lo que minimiza las emisiones de CO2.
- Industria: Se utiliza como materia prima en la industria química, petroquímica y metalurgia, lo que reduce significativamente las emisiones de CO2 en comparación con la producción tradicional.
- Almacenamiento de energía: Puede almacenar a gran escala los excedentes de electricidad renovable, lo que permite una mayor integración de energías renovables en la red eléctrica.
- Transporte: Es una alternativa limpia para el transporte pesado, como el marítimo y aéreo, y también puede ser utilizado en vehículos de transporte de mercancías pesadas por carretera.
- Uso doméstico: Se puede utilizar para la electricidad y calefacción en hogares, lo que es una aplicación más esperanzadora del hidrógeno verde.
Estados Unidos hacia la siderurgia verde
En Estados Unidos, la innovación está abriendo caminos a una producción más limpia de este metal esencial. El gobierno de Biden anunció una inversión de 1.000 millones de dólares para establecer dos plantas de producción de hierro basadas en hidrógeno, pioneras en el país y entre las pocas a nivel mundial.
La fabricación de acero con hidrógeno no es una novedad. Sin embargo, la utilización de hidrógeno “verde” marca un hito. La visión del acero ecológico implica la eliminación de los altos hornos, grandes emisores de CO2. En su lugar, el proceso DRI utiliza hidrógeno, en vez de carbón, para extraer el oxígeno del mineral de hierro, una técnica que podría reducir las emisiones de CO2 de la siderurgia hasta en un 90%.
Las empresas Cleveland-Cliffs y SSAB han sido seleccionadas para recibir hasta 500 millones de dólares cada una para construir instalaciones DRI en Ohio y Mississippi. Aunque la tecnología DRI no es nueva, la transición a hidrógeno verde, producido a partir de fuentes renovables, es una innovación significativa. El proyecto sueco HYBRIT lidera el camino.
Gran desafío
El desafío es formidable: la siderurgia requiere una cantidad considerable de energías renovables. Según RMI, una instalación DRI a gran escala necesitaría aproximadamente 4 gigavatios de electricidad renovable para alimentar 2 gigavatios de electrolizadores. Además, la cadena de suministro siderúrgica demanda energías renovables para operar hornos de arco eléctrico, que utilizan electricidad para transformar el hierro en acero.
Para reemplazar la producción de acero basada en carbón por DRI con hidrógeno verde y hornos de arco eléctrico, se requerirían entre 30 y 35 gigavatios de energía renovable. Estados Unidos instaló una cantidad similar de energía solar el año pasado. Aunque desafiante, la meta es alcanzable. Con alrededor de 100 hornos de arco eléctrico operando con chatarra reciclada, el país se prepara para una transición energética que podría remodelar la industria siderúrgica y contribuir significativamente a la reducción de la huella de carbono.
En el horizonte de la industria siderúrgica se vislumbra una era de transformación con la llegada de los “centros de hidrógeno limpio”, una iniciativa del Departamento de Energía de Estados Unidos que ha seleccionado a siete grupos para recibir una financiación federal de hasta 7.000 millones de dólares. Estos centros son el vanguardismo de la inversión en hidrógeno bajo en carbono. Preparan el terreno para una producción de acero más limpia y sostenible. Aunque la siderurgia no fue mencionada explícitamente en las propuestas iniciales, la sinergia entre la demanda de las nuevas instalaciones siderúrgicas y la oferta de estos centros es innegable.
Puntos oscuros
La transición no está exenta de preocupaciones. La posibilidad de que algunos proyectos recurran al hidrógeno “azul”, derivado del gas fósil, plantea interrogantes sobre su verdadero beneficio para el clima y las comunidades locales. Existe la preocupación entre los residentes de Pensilvania ante la posibilidad de que la producción de hidrógeno intensifique el fracking en su estado.
También están los detalles aún nebulosos de las primeras plantas de “acero verde” en Estados Unidos, como los proyectos de Cleveland-Cliffs y SSAB, respaldados por el Departamento de Energía. Reflejan el estado embrionario de esta transición. SSAB planea construir una planta comercial en Mississippi utilizando la tecnología DRI de Hybrit, con Hy Stor Energy proporcionando hidrógeno verde y energía renovable. Por otro lado, Cleveland-Cliffs proyecta una planta “preparada para hidrógeno” en Ohio, con la posibilidad de utilizar tanto gas fósil como hidrógeno.
Mientras, la siderurgia tradicional continúa su legado contaminante. Para muestra los 13 altos hornos de carbón restantes en Estados Unidos, incluido uno en el municipio de Abeyta, de Pensilvania que siguen siendo una fuente de polución y multas por violaciones ambientales.
Punto de inflexión
La industria del acero se encuentra en un punto de inflexión, con la eficiencia y el reciclaje liderando la carga inicial hacia la reducción de emisiones. La transformación hacia un producto más verde no solo beneficia al planeta reduciendo las emisiones, también promete revitalizar el sector con innovaciones tecnológicas. La descarbonización no es solo un imperativo ecológico, sino también una oportunidad económica sin precedentes
El panorama presenta un desafío multifacético: cómo avanzar hacia una producción de acero más verde sin sacrificar el bienestar de las comunidades y asegurar que los avances tecnológicos se alineen con los objetivos climáticos. La respuesta podría estar en la implementación cuidadosa de tecnologías limpias y en la participación de las comunidades en el proceso de transición. La descarbonización de la producción de acero es factible, con electrificación directa y hidrógeno verde como alternativas prometedoras.
Con la reducción de costos en energías renovables e hidrógeno verde, el acero verde no solo es viable, podría ser más competitivo, beneficiando a consumidores en todo el mundo. Esas medidas son solo el comienzo. Las proyecciones sugieren que la demanda de acero derivado del mineral de hierro persistirá, cubriendo al menos la mitad de las necesidades globales, lo que subraya la urgencia de desarrollar tecnologías ambientalmente amigables.
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