Acero sostenible: ¿qué tiene que ver el cambio climático con el acero?
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Updated on: 29 Apr 2021
https://climatescience.org/es/advanced-steel-climate/
La revolución industrial marcó un cambio enorme en la forma en que producimos bienes de consumo. Aprovechando la electricidad recién descubierta y las economías de escala, hemos podido construir el gigantesco sector industrial que conocemos hoy. Sin embargo, si bien esto ha permitido grandes avances en el desarrollo humano, la industria en su conjunto fue responsable del 29,4% de todos los gases de efecto invernadero emitidos en 2016 
.
La mayoría de esas emisiones provienen de la quema de combustibles fósiles para alimentar las máquinas y fábricas utilizadas en la fabricación de todas las cosas, desde coches hasta cerillas . El resto de las emisiones surgen como subproductos de procesos químicos, por ejemplo en la fabricación de cemento o de fertilizantes agrícolas .
Este curso te enseñará formas nuevas e imaginativas con las que estamos intentando hacer que la industria sea menos contaminante y más sostenible. ¡Empecemos con el acero!
¡El acero está en todas partes!
¡En 2019 se produjeron 240 kg de acero por cada habitante de la Tierra ! De hecho, la demanda global de acero es tan alta que ¡el 6,7% de las emisiones globales de CO₂ provienen solo de la industria siderúrgica !
¿Qué es el acero?
El acero es una aleación; es decir, es una combinación de metales, particularmente de hierro con un poco de carbono que se añade para dar fuerza. Al añadir otros elementos a esta mezcla se pueden crear muchos tipos diferentes de acero .
A continuación podemos ver un ejemplo de la composición de un tipo específico de acero:
Este tipo de acero está compuesto de 8 elementos diferentes
¿Cuánto contribuye esta industria al cambio climático?
El acero tiene el potencial de ser un material muy sostenible porque dura mucho, es muy fuerte y es fácil de reciclar .
Sin embargo, debido a que depende del coque (que se obtiene al calentar el carbón a altas temperaturas) como materia prima clave y de los combustibles fósiles para su fabricación, la producción de acero es un proceso que requiere mucha energía.
La demanda de energía del acero ha estado aumentando mientras que la intensidad ha disminuido ligeramente
Por cada tonelada de acero producida, entre 1,7 a 1,9 toneladas de CO₂ son emitidas . Se trata de un gran problema para el cambio climático si tenemos en cuenta el tamaño de la industria siderúrgica: para daros una idea, ¡se produjeron 1 868,8 millones de toneladas de acero en 2019 !
La industria del acero es enorme
Lamentablemente, la historia no termina con las emisiones de CO₂. La producción de acero también produce compuestos nocivos y contaminantes como el monóxido de carbono (CO), óxido nítrico (N₂O) y dióxido de azufre (SO₂), que contribuyen a la lluvia ácida, lo que afecta al suelo y la vegetación . Además, el calentamiento del coque en el alto horno emite una sustancia llamada naftaleno , que se cree que causa cáncer .
¿Cómo se hace el acero?
La producción de acero tiene tres etapas principales :
- Preparación de la materia prima (coque)
- Fabricación de hierro
- Fabricación del acero
Preparación de la materia prima - Se calienta el carbón en un horno sin oxígeno para crear coque, un combustible rico en carbono que, como hemos dicho, es responsable de una gran parte de las emisiones de la producción de acero .
Fabricación de hierro - Se calienta el coque en un alto horno junto con piedra caliza y minerales de hierro. La piedra caliza elimina las impurezas y se convierte en escoria mientras que el mineral de hierro (Iii) se reduce a hierro (Ii) y se funde . La reducción en este caso implica que se remueve el oxígeno del mineral de hierro y se añade hidrógeno.
Fabricación del acero - Finalmente, se eliminan las impurezas del hierro fundido para crear el acero .
El proceso de fabricación de acero en tres pasos
Los métodos más recientes son más eficientes, pero igual se basan en esas tres etapas . Hay dos formas principales de producir acero según estas etapas:
- En un alto horno - 70% de todo el acero se produce de este modo en el que se utiliza el mineral de hierro fundido como material inicial y coque como agente reductor .
Acero fabricado en un alto horno
- En un horno de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en inglés) - estos producen el 25% de todo el acero. Aquí, el acero reciclado se utiliza como material inicial . En comparación con los altos hornos, estos son más pequeños y no necesitan el coque como agente reductor (ya que utilizan electricidad para derretir el mineral de hierro), así que producen mucho menos CO₂ . ¡Su coste de funcionamiento también es menor que el de los altos hornos !
¿Qué países dominan la indústria siderúrgica?
China produce más de la mitad de todo el acero mundial
El mercado de la producción de acero lo domina China, y le siguen India y Japón . Es probable que los países en desarrollo dominen los futuros aumentos en el consumo de acero, debido a las perspectivas de crecimiento económico. Se prevé que India tenga el mayor crecimiento, del 400% entre 2015 y 2050, seguida por países africanos y de Oriente Medio .
¿Qué podemos hacer para reducir las emisiones?
Para mantener el calentamiento global por debajo de 1,8 °C, la intensidad de CO₂ derivada del acero tendría que disminuir anualmente en un promedio de 2,5% desde ahora hasta 2030 . La tendencia actual no va por este camino de reducción, por lo que es esencial que hagamos los cambios necesarios para descarbonizar la industria.
Cambiando las trayectorias actuales
Recuerda, las emisiones en la producción de acero son un efecto del uso del coque como agente reductor, y de diferentes operaciones dentro de la cadena de producción. Entonces, ¿cómo reducimos estas emisiones?
Podemos enfocarnos en el material que produce las emisiones (el coque) o enfocarnos en las propias emisiones, ¿cómo?
Reciclaje
El acero es un material 100% reciclable, por lo que usar chatarra de acero es una forma con la que las empresas intentan reducir las emisiones. Este proceso utiliza un 56% menos de energía que producir acero nuevo . En 2018, la producción de acero a partir de chatarra representó ~20% del total de la producción en hornos de arco eléctricos, pero para estar en consonancia con el Acuerdo de París es necesario que para 2030 se use chatarra hasta en el 40% de toda la producción de acero (no solo la de EAFs) .
Hierro de reducción directa
En lugar de utilizar el coque para reducir el hierro, podemos utilizar el hidrógeno como agente alternativo de reducción. ¡Usar hidrógeno de esta manera podría eliminar CO₂ del proceso de fabricación de acero, ya que solo se generaría vapor de agua (a diferencia de con el coque) ! Aunque aún no se comercializa, muchas empresas han visto que esta tecnología es viable.
Utilizar el hidrógeno como agente reductor nos permite eliminar emisiones de CO₂
Tres empresas suecas crearon una iniciativa llamada Tecnología novedosa para la fabricación de hierro con hidrógeno. Su objetivo es aumentar mucho la productividad energética y reducir las emisiones de CO₂ utilizando hidrógeno, producido por electrólisis, como agente reductor .
Otro equipo en Suecia está trabajando en la primera planta a escala industrial de producción de acero sin combustibles fósiles. La planta quiere utilizar biomasa (los residuos de la silvicultura) como combustible que remplace los combustibles fósiles convencionales y tiene como objetivo reducir anualmente 10 000 toneladas de emisiones de CO₂.
Electrólisis
Este método básicamente utiliza electricidad en lugar de calor para reducir el mineral de hierro. El mineral se disuelve en una solución fundida a través de la cual se hace circular la corriente . Sin embargo, este método sigue teniendo cuestiones técnicas por resolver, como su elevado coste y elevado uso de energía, pero se está trabajando para resolverlos .
¡Existen muchas alternativas que pueden reducir el impacto del acero !
¿Qué nos detiene?
A la hora de considerar alternativas, es vital evaluar su viabilidad. Para la industria siderúrgica es muy difícil seguir un camino de descarbonización sin aumentar tanto los costes .
Esto se debe en parte a que muchos de los métodos de descarbonización sugeridos implican la implementación de nuevas tecnologías. Por ejemplo, como se encuentra en una fase temprana de desarrollo, ¡obtener hidrógeno de fuentes de energía limpias para producir hierro reducido directo podría incrementar el coste en un 400 a 800% !
El uso de tecnologías de captura de carbono (que todavía están en fase piloto) en el proceso de fabricación de acero podría aumentar el costo en un 100% por cada tonelada de acero producida .
Aunque existen retos financieros y barreras de aplicación, se está llevando a cabo mucha investigación y desarrollo por todo el mundo y existen muchas oportunidades para descarbonizar la industria siderúrgica, ¡así que atentos! El acero se combina a menudo con el hormigón en la construcción… ¡hablemos ahora del hormigón!
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