En el todo el mundo se producen, aproximadamente, 2.000 millones de toneladas de acero anuales, una cifra que equivalen a unos 250 kilogramos por persona. Por sectores, el uso del acero es el siguiente: 52 % en construcción, 16 % en equipamiento (industria), 12 % automoción. China, India, Japón, Estados Unidos y Rusia son los cinco principales países productores de acero del planeta y juntos suman el 73 % de la producción mundial, aunque China es, con diferencia, el mayor productor de acero del mundo.
En el Viejo Continente, ArcelorMittal es el mayor productor de acero de la UE y cuenta con fábricas en Alemania, Bélgica, Bosnia, España, Francia, Luxemburgo y Polonia. Barriendo para casa, nos damos cuenta de que, en España, ArcelorMittal cuenta con 11 plantas industriales y una red de 14 centros de distribución. Sus principales plantas de fabricación están en Asturias (Avilés y Gijón) y Euskadi (Sestao), además de otras plantas y centros de distribución. El carbón y el mineral de hierro empleados en ArcelorMittal proceden de países externos, siendo el carbón procedente en su mayoría de Colombia y el mineral de hierro, de Canadá y Brasil. Además, también hay otras siderúrgicas importantes, como Acerinox, Celsa y Sidenor. Hydnum se prevé como la primera fábrica de “acero verde” de la Península Ibérica, apoyada por Siemens, ubicada en Puertollano
La envergadura del sector afecta notablemente a las emisiones de CO2, tanto por la demanda de energía requerida como por las características de sus procesos. En concreto, el informe revela que la industria siderúrgica es responsable, actualmente, del 7 % de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a nivel mundial aproximadamente. Uno de los mayores impactos es la contaminación del aire, no solo por la emisión de dióxido de carbono, sino también de otros gases (óxido de nitrógeno y óxido de azufre), benceno y partículas
La ruta hacia el hidrógeno verde
Para reducir las emisiones de la industria del acero se han desarrollado tecnologías que ya se están implementando, aunque las investigaciones siguen progresando, con el fin de lograr los objetivos de descarbonización para 2050. En concreto, la producción de acero se realiza mediante dos rutas principales: la “tradicional” Horno alto - Horno de oxígeno básico (BF-BOF) y la alternativa Reducción Directa -Horno de arco eléctrico (DRI-EAF).
Para alimentar estos hornos alternativos y eléctricos hace falta mucha energía y la industria parece que ha depositado las esperanzas en el hidrógeno para cumplir con sus objetivos de descarbonización. Pero veamos los precios: el hidrógeno gris, que proviene del gas natural, cuesta entre 0,98 y 2,93 dólares por kg. El hidrógeno azul, o hidrógeno producido con combustibles fósiles pero sujeto a captura de carbono, cuesta entre 1,8 y 4,7 dólares por kg. Y el hidrógeno verde, el bueno, producido con energías renovables, cuesta entre 4,5 y 12 dólares por kg. Hasta ahora no se ha prestado mucho interés en esta opción verde dado que los permisos de emisión gratuitos superaban las emisiones reales.
La ruta por reducción directa y arco eléctrico requiere de hidrógeno verde, tanto para la reducción del mineral de hierro como para generar la electricidad necesaria para producir el arco eléctrico, a fin de evitar el uso de combustibles fósiles (debido a las grandes cantidades de energía necesaria la apuesta es por H2 verde, almacenable, ya que es más garantista que el uso de energía solar o fotovoltaica). Además, existen vías intermedias en las sería posible suprimir el paso de generación de hierro y alimentar el horno de arco eléctrico únicamente con chatarra, apunta el informe.
No obstante, si el hidrógeno no es verde, sino que se trata de hidrógeno gris (o azul), es necesario incluir captura de carbono para lograr un proceso descarbonizado. Generalmente, es el alto coste de producción de hidrógeno verde lo que lleva a las empresas a preferir hidrógeno de otra fuente no renovable (que luego compensarán con captura de carbono) para transformar sus instalaciones. Alemania y Suecia son los países que más plantas en construcción para la ruta H2-DRI-EAF tienen previstas en 2024.
En concreto, se requieren unos 58 kg de hidrógeno verde por tonelada de acero y entre 60 y 95 litros de agua desionizada o desmineralizada para producir 1 kg de hidrógeno mediante electrólisis, dependiendo del electrolizador. Por tanto, para generar el H2 necesario para una tonelada de acero se requieren entre 3,4 y 5,5 metros cúbicos de agua desmineralizada y unos 3 MWh. La implementación de sistemas para la reutilización y recirculación del agua dentro del proceso de electrólisis puede reducir la demanda general de agua y puede ser particularmente efectiva en sistemas de circuito cerrado. Actualmente el 71 % de la producción de acero global se hace a través de la ruta BF-BOF y el 29 %, de la ruta DRI-EAF.
Sin embargo, un mero cambio de tecnología no es suficiente para encarar una transformación industrial en un sector que presenta bajas tasas de reciclaje y dificultades a la hora de implementar la circularidad del proceso. Asimismo, las soluciones basadas en el hidrógeno verde generan grandes impactos en los territorios, requieren inversiones en infraestructura muy elevadas y conllevan procesos más automatizados que, por lo tanto, requieren menos mano de obra.
Energías renovables in situ como alternativa
Las plantas de acero tradicionales no suelen encontrarse próximas una ubicación con energías renovables baratas, en parte por el uso de territorio que es necesario. Generar la energía in situ sería lo ideal para producir un acero con cero emisiones, dado que la electricidad de la red aún no es 100 % verde y habría grandes pérdidas en los traslados. Esto obliga a utilizar combustibles fósiles para la producción de energía e hidrógeno, o a transportar hidrógeno y almacenarlo.
Otra solución que se plantea para el mercado europeo, es producir la reducción directa del acero en lugares donde la energía renovable es más barata y transportar las briquetas de acero o acero briquetado en caliente (hot briquetted iron HBIs) a las acerías europeas para alimentar los hornos de arco eléctrico. Superar la prima verde (diferencia del coste de producción del acero verde) es un reto complicado, y parece difícil mantener los niveles de producción actuales, mantener los puestos de trabajo y reducir el impacto ambiental, todo al mismo tiempo.
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