La producció d’acer és responsable del 8% de les emissions carbòniques mundials, i del 10% de les de Suècia. Un consorci del país, integrat per companyies siderúrgiques, mineres i elèctriques ha començat a utilitzar hidrogen en lloc de carbó per a la fabricació d’acer, per reduir l’empremta carbònica de l’activitat siderúrgica.
Emissions de la siderúrgia: de diòxid de carboni a aigua, amb HYBRIT
La producció d’acer allibera grans quantitats de CO2: el mineral de ferro és bàsicament rovell, òxid de ferro, i per desfer-se de l’oxigen s’hi sol barrejar pols de carbó. D’aquí la important emissió de CO2 que se’n deriva. Ara bé, l’oxigen també podria reaccionar amb l’hidrogen, i llavors el que s’alliberaria seria aigua.
Aquesta és la pràctica que ha començat a investigar el consorci suec HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology), compost per empreses dels sectors siderúrgic (SSAB), miner (LKAB) i elèctric (Vattenfall), i que compta amb el suport de l’Agència sueca de l’Energia. L’aliança HYBRIT va utilitzar hidrogen verd provinent d’electròlisi per produir els seus primers lingots d’acer, l’agost de 2021, que van ser lliurats al fabricant d’automòbils i camions Volvo.
Comparació dels processos: a l’esquerra, en alt forn; a la dreta, amb el sistema de HYBRIT, forn elèctric, sense ús de carbó ni de coc, i amb ferro esponja en lloc de lingot de primera fusió. Cal assenyalar que el ferro esponja es pot produir a temperatures més baixes que no pas el lingot d’alt forn. A més de la utilització d’hidrogen per a la reducció del ferro, que dona com a residu aigua, el consorci també té la voluntat que tot el procediment siderúrgic, des de l’extracció del mineral fins al producte final, funcioni amb electricitat, i que aquesta sigui d’origen renovable (© HYBRIT)
Segons els portaveus del consorci, aquesta és la primera vegada que hom produeix acer lliure de materials i combustibles fòssils, cosa que demostra que la transició del sector siderúrgic cap a la reducció significativa de la seva empremta carbònica és possible, almenys pel que fa a la viabilitat tecnològica. El producte aconseguit per HYBRIT constitueix, segons els seus responsables, una fita crucial en la descarbonització total de la cadena de valor del sector siderúrgic, des de la mina fins al producte final. Manca encara, això sí, industrialitzar el procediment emprat per tal de produir ferro directe reduït (o ferro esponja) sense productes fòssils i en quantitats adequades a la demanda d’acer, que res fa preveure que hagi de decréixer en els propers anys, ans el contrari segons la projecció realitzada per HYBRIT, a la imatge. En tot cas, segons HYBRIT, cap a 2026 el consorci estaria en disposició de subministrar al mercat el seu acer produït sense materials fòssils, i seria capaç de demostrar la seva tecnologia a escala industrial.
La demanda d’acer seguirà creixent, i tot i que per a 2050 la meitat es podria satisfer a partir de reciclatge, en nombres absoluts també s’incrementarà la producció siderúrgica a partir de mineral de ferro. Dades en milions de tones (© HYBRIT)
Cal apuntar que amb els costos actuals la producció siderúrgica lliure de materials i combustibles fòssils és entre un 20% i un 30% més cara que no pas la convencional; ara bé, les taxes carbòniques i els ajustos transfronterers, en què s’apliquen taxes a les importacions segons el carboni incorporat, probablement faran a la llarga que l’acer convencional sigui més car, mentre que al seu torn, també el desenvolupament de les energies renovables les abaratirà, i això redundarà en la reducció de costos d’aquest nou acer lliure de fòssils.
El consorci HYBRIT ha estat treballant en el nou mètode des de 2017, i el procés ha significat també la construcció d’una planta pilot a la ciutat de Luleå per assajar la reducció directa amb hidrogen. Aquesta planta es complementarà, entre 2022 i 2024, amb instal·lacions per a l’emmagatzematge subterrani de l’hidrogen.
La planta pilot de la ciutat de Luleå; des d’abril de 2021 s’hi assaja la reducció directa amb hidrogen sense ús de materials ni combustibles fòssils. L’hidrogen es produeix a les mateixes instal·lacions, per electròlisi a partir d’energies no fòssils (© HYBRIT)
D’altra banda, a la planta de LKAB a Malmberget s’han dut a terme assajos sobre una de les primeres fases del procediment siderúrgic, la producció de pèl·let de ferro, amb combustibles no fòssils; els assajos han donat com a resultat la producció reeixida de les primeres mostres de material la tardor de 2020.
La producció de pèl·let sense materials fòssils s’assaja a les instal·lacions de LKAB a Malmberget, i la tardor de 2020 se’n van obtenir els primers resultats positius. Cal assenyalar que també a la planta de Luleå s’experimenta amb sistemes alternatius d’escalfament per a produir el pèl·let de mineral de ferro (© LKAB)
El consorci HYBRIT, a més, treballa per encarregar el 2025 la construcció d’una planta de demostració de totes les fases del procés siderúrgic sense materials ni combustibles fòssils, en gran escala, a Vitåfors.
Podeu veure els diferents paquets de tasques dissenyats per HYBRIT, des de la concepció de la idea fins a la fase de comercialització, a la imatge següent.
Els diferents paquets de tasques de HYBRIT: 1. Avaluació de condicions sobre el proveïment d’electricitat de fonts no fòssils, i simulació dels efectes que tindria HYBRIT sobre el sistema elèctric; 2. Desenvolupament de la cadena de valor per a la producció segura i eficient d’hidrogen, i eventualment per al seu emmagatzematge; 3. Producció de pèl·let de mineral de ferro sense ús de materials ni combustibles fòssils, amb diferents tècniques d’escalfament; 4. Reducció del ferro a base d’hidrogen en lloc de carbó o coc; 5. Producció d’acer amb el ferro reduït sense materials d’origen fòssil; 6. Mercat: com realitzar la transició cap a les noves varietats d’acer: tecnologies i regulacions (© HYBRIT)
Autors
Redactat per: Alfonso Martínez Jaume
Per saber-ne més: HYBRIT
