El acero fabricado con electricidad ofrece grandes posibilidades para reducir las emisiones de carbono
Producir hierro es una operación que consume mucha energía porque implica separar el hierro del oxígeno, que están fuertemente ligados en minerales de origen natural. Al mismo tiempo, el acero —una aleación de hierro y carbono— desempeña un papel fundamental en la construcción de la columna vertebral de nuestra infraestructura energética, desde herramientas y motores hasta equipos de gran tamaño. Este ciclo de producir acero y aprovecharlo en infraestructuras energéticas se alimenta a sí mismo, lo que conduce tanto a un aumento de la disponibilidad de energía como al crecimiento continuo de las infraestructuras de acero.
Hacia una siderurgia neutra en carbono
Históricamente, el proceso de fabricación de acero a partir de minerales ha dependido por completo de la energía procedente de la combustión de carbón, un método que emite CO2 a la atmósfera y una práctica que el equipo del proyecto SIDERWIN, financiado con fondos europeos, pretendía cambiar. Para ello, desarrolló un proyecto piloto de I+D en las instalaciones de I+D de ArcelorMittal en Maizières-lès-Metz (Francia) para validar la tecnología en un nivel de preparación tecnológica 6 (TRL 6). El planteamiento de SIDERWIN se diferenciaba de los métodos tradicionales de producción de hierro en la etapa en que el óxido de hierro se reduce a hierro metálico. En la siderurgia tradicional, esta reducción se produce en un alto horno mediante un proceso que implica altas temperaturas y carbono (normalmente en forma de coque). Este proceso genera una cantidad considerable de CO2 como subproducto. En SIDERWIN se eliminó la necesidad del coque y la producción de CO2 asociada a la reducción química en un alto horno. «Nuestro método implica el uso de un proceso electroquímico para la etapa de reducción. Este proceso consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través del óxido de hierro en presencia de un electrolito para convertirlo directamente en hierro metálico y gas oxígeno, sin que intervengan altas temperaturas ni carbono», señala Valentine Weber, coordinadora del proyecto. Además, dado que el proceso de SIDERWIN funciona con electricidad, ofrecía la flexibilidad de utilizar fuentes de energía renovables, como la eólica o la solar. Este cambio de un proceso térmico y con gran consumo de carbono a otro electroquímico, potencialmente impulsado por energías limpias, permitió producir hierro con un impacto ambiental aún menor. «Nuestro objetivo era conseguir una producción de acero neutra en carbono utilizando electricidad casi 100 % libre de carbono», subraya Weber. El equipo de SIDERWIN también estudió cómo los óxidos de hierro generados como subproductos de otros procesos industriales, como los residuos del proceso Bayer de la industria del aluminio, podrían servir de materia prima.
Reducción drástica de las emisiones y ahorro considerable de costes
«Utilizando electricidad, es posible reducir la huella de carbono de las bobinas de acero en un 60 % a corto plazo y hasta un 74 % con un suministro eléctrico totalmente descarbonizado —afirma Weber—. Además, la tecnología de SIDERWIN podría aportar una capacidad de flexibilidad excepcional a la red eléctrica europea, de hasta 39 GW». Esta adaptabilidad no solo ayudó a equilibrar el sistema eléctrico, sino que también redujo la necesidad de utilizar fuentes de energía de carga punta. «La flexibilidad del sistema SIDERWIN puede evitar anualmente unos seis millones de toneladas de emisiones directas de CO2 a nivel europeo al sustituir las fuentes de energía de carga punta», indica Weber.
Palabras clave
SIDERWIN, electricidad, producción de acero, óxido de hierro, emisiones de CO2, industrias de gran consumo de energía, industrias de transformación