Claves de la descarbonización de la industria del acero

En el siglo XIX en plena guerra de Crimea, el ejército francés encargó al inventor británico Henry Bessemer el diseño de piezas de armamento más eficientes. Corría el año 1853 y Bessemer se dio cuenta de que, si realmente quería mejorar las armas, debía fabricar acero mucho más rápido y a un menor coste.

De los experimentos de Bessemer para dar forma a nuevas piezas de artillería surgió la metalurgia moderna: diseñó un método para fabricar grandes cantidades de acero de forma mucho más rápida y con menos recursos. Superó con creces a la competencia y, cuando terminó la guerra de Crimea, volcó la producción del acero a la construcción de líneas de ferrocarril, de edificios o de maquinaria.v

Hoy, los desafíos a los que se enfrenta esta industria son muy diferentes a los que afrontó este inventor inglés hace más de siglo y medio. Ya no es necesario acelerar la producción –cada año se producen unos 2.000 millones de toneladas de acero bruto en todo el mundo–, sino reducir las emisiones de una industria contaminante. El reto no es baladí: el sector del acero puede ser uno de los grandes protagonistas en la carrera de la descarbonización. 

¿Por qué es tan importante descarbonizar el sector del acero?

El del acero es uno de los sectores manufactureros que más emisiones lanza a la atmósfera: genera cerca del 7% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano. “Para dar un orden de magnitud, las emisiones del sector son las mismas que las de toda la Unión Europea (sin Reino Unido) o las de India”, señala Léonard Lefranc, investigador del Instituto de Investigación Tecnológica (IIT) de Comillas-ICAI.

Esto se debe a que, en su proceso de producción, se utiliza carbón con un alto contenido en carbono. Como consecuencia, la huella de carbono de esta industria afecta a la de muchas otras que utilizan acero, como la de la construcción, la del transporte o la de la fabricación de maquinaria.

Tal y como explican desde World Economic Forum (WEF), si todo el acero que se produce en el mundo fuese verde en lugar de tener un alto contenido en carbono, se reducirían drásticamente las emisiones de estos sectores. Ponen como ejemplo la industria del automóvil: “el vehículo medio tiene más de un 50 % de acero, lo que hace que este material sea responsable de la mayor parte de su huella de carbono. Un cambio al acero ecológico reduciría automáticamente el perfil de emisiones de los fabricantes de automóviles de forma significativa”, aseguran desde el Foro Económico Mundial.

A los medioambientales se suman también aspectos socioeconómicos. “El acero tiene aplicaciones en muchos sectores de nuestra economía: infraestructuras, viviendas, maquinaría, coches, productos metálicos de la vida diaria, electrodomésticos, etcétera. Por ello, se observa un aumento de su consumo en las economías en desarrollo que buscan dotarse de infraestructuras clave para su prosperidad”, expone Lefranc.

“Suministrarlas con acero neutro en carbono permitiría evitar lo que pasó con China a partir de 1990. Allá, se desplegó una enorme capacidad de producción de acero principalmente basada en carbón, es decir de las más contaminantes. El 85% de su capacidad de producción está todavía basada en carbón”, explica.

Los retos de la descarbonización en el sector del acero

Tal y como sostiene el investigador del IIT, el del acero forma parte de los sectores industriales llamados de materiales básicos, entre los que destacan el del cemento, el del papel o el del aluminio. Sectores cuya descarbonización es especialmente compleja.

“Todos estos sectores comparten una dificultad de descarbonización inherente a su naturaleza. Al contrario del resto de la economía, sus emisiones no proceden solamente de la combustión de energía fósil. Mientras que se puede reemplazar el motor térmico de un coche con uno eléctrico, o una planta eléctrica de carbón con una planta solar, no existe algo tan sencillo en estos sectores industriales”, explica Lefranc.

“Esto se explica por su propósito: transformar la materia. En el caso del acero, el trabajo del industrial es sencillamente extraer minerales de hierro, purificarlos y transformarlos en acero. Las emisiones de proceso (aquellas correspondientes a la transformación) vienen de la purificación del hierro que se suele llevar a cabo con carbón llamado coque”, añade el investigador.

A diferencia de otras industrias, para reducir estas emisiones no basta con realizar una mejora en la eficiencia energética del proceso. Es necesario cambiarlo. A esto se añade una segunda dificultad. “Muchos de los procesos industriales de materiales básicos necesitan temperaturas por encima de 500 oC e incluso de 1.000 oC. En estos rangos, es más difícil de descarbonizar el suministro de energía tradicionalmente obtenido con combustibles fósiles”, asegura el investigador.

Soluciones para la descarbonización del sector del acero

A pesar de las dificultades, gran parte de la producción del acero realizada en los países de la Unión Europea está electrificada gracias a la tecnología de horno eléctrico. “Hoy en día, esta tecnología representa el 42% de la capacidad de producción, 10 puntos más que a nivel mundial (32%) y casi 3 veces más que en China (15%). España tiene el 72% de su capacidad de producción de acero basada en la tecnología de arco eléctrico. En términos absolutos, España es el país de la UE con la segunda mayor capacidad de producción de acero electrificada, detrás de Italia”, señala Lefranc.

Otra de las soluciones pasa por reemplazar el carbón por hidrógeno renovable para purificar el mineral de hierro. De esta manera, comenta Lefranc, se elimina la mayoría de las emisiones de gases de efecto invernadero al desplazar las de dióxido de carbono (CO2) por emisiones de agua.

A estas soluciones, se suman el reciclaje del acero con métodos basados en electricidad descarbonizada y, sobre todo, la apuesta por una economía circular. “Este concepto va mucho más allá del reciclaje. Propone, entre otras cosas, mejorar la eficiencia en nuestro consumo de acero”, añade.

“Esta eficiencia se puede conseguir, por ejemplo, usando un coche menos pesado u optando por modelos de ‘carsharing’ en lugar de poseer un vehículo propio. Esto llevaría a consumir a nivel personal solo el servicio de movilidad y no el material para construir el coche. Todo eso reduce el impacto medioambiental del acero, ya que la mejor medida de descarbonización es producir menos y por tanto emitir menos”, asegura el investigador.

Entre los proyectos que lideran la producción de acero a escala comercial y de forma más sostenible están el de H2 Green Steel, en Suecia, o el de ArcerlorMittal, en Hamburgo (Alemania). H2 Green Steel busca fabricar cinco millones de toneladas de acero con hidrógeno renovable producido a partir de electricidad descarbonizada en 2030 y está cofinanciado por BBVA. “Este proyecto da una idea del coste de una transición con nuevas tecnologías. Hoy, tienen 6.500 millones de euros financiación para su proyecto, entre los que se suma un subsidio de 250 millones de la Unión Europea”, señala Lefranc.

AcerlorMittal, por otro lado, apuesta por un avance más gradual. La empresa está preparando una planta piloto con una capacidad de producción de 100.000 toneladas de acero al año para 2026, primero con hidrógeno gris y después con hidrógeno verde, cuando este sea más económico y accesible.

Otro ejemplo es Boston Metal, con sede en EE. UU. Esta basa su estrategia en la comercialización de electrólisis de óxido fundido (MOE), una tecnología que busca fabricar el metal con electricidad.

De acuerdo con WEF, parte de la solución para avanzar en la descarbonización y dar fuerza al ecosistema ‘cleantech’ es fomentar la asociación y la colaboración entre diferentes industrias. “Las empresas que pretenden llevar a la industria siderúrgica por la senda de la descarbonización deberían plantearse incorporar a sus ecosistemas a productores de energía que ayuden a crear suficiente energía verde”, afirman los expertos de World Economic Forum.

Es lo que han hecho, añaden, pioneros como H2 Green Steel o Boston Metal, que además han unido fuerzas con una de las industrias que más puede beneficiarse de sus avances: la de los fabricantes de automóviles.