Produce Boston Metal acero libre de CO2 sin usar hidrógeno, mediante electrólisis

21 de julio de 2022.- Boston Metal electrifica la fabricación de acero mediante electrólisis. No se requiere hidrógeno para hacer este acero libre de CO2.

El proceso de fabricación del acero es responsable de hasta el 9 % de las emisiones de carbono en todo el mundo y de casi una cuarta parte de todas las emisiones industriales. 1

Hay química involucrada: el alto horno reduce el contenido de óxido de hierro del mineral al inyectar aire y pulverizar carbón en el mineral derretido. El monóxido de carbono del carbón encendido reacciona con el óxido de hierro, produciendo hierro y dióxido de carbono, o: Fe 2 O 3  + 3 CO → 2 Fe + 3 CO 2 .

Algunas empresas, como Hybrit, están reemplazando el carbón con hidrógeno , que se combina con oxígeno para producir agua. Se le ha llamado el primer acero libre de combustibles fósiles porque estaban usando hidrógeno producido a través de la electrólisis del agua con la energía hidroeléctrica limpia de Suecia.

Pero hay otra forma de separar el oxígeno del hierro usando electricidad: la electrólisis de óxido fundido (MOE), donde se derrite el mineral de hierro, se agrega un electrolito y se aplica una gran cantidad de electricidad. Ese es el enfoque adoptado por Boston Metal, que afirma que ha «descifrado el código para electrificar la fabricación de acero».

A menudo corro cuando escucho la frase «descifró el código» (veo casi todas las empresas de viviendas modulares que hemos mostrado) y la idea de la electrólisis de óxido fundido ha existido durante un tiempo para fabricar acero de muy alta calidad. Un problema ha sido similar al del aluminio: el ánodo estaba hecho de grafito, que se consumía en el proceso, liberando dióxido de carbono.

El otro problema es que la mayor parte de la electricidad en el mundo se produce quemando combustibles fósiles y la electrólisis necesita mucha de ella; es por eso que la producción de aluminio más verde está en Islandia y Quebec, Canadá. Pero el mundo está cambiando a medida que tratamos de electrificar todo, y cada día entra más electricidad renovable y limpia.

Adam Rauwerdink, vicepresidente de desarrollo comercial de Boston Metal, le dice a Treehugger que «la red más limpia hace que todo esto sea posible». Señala que se necesita mucha electricidad: 4 megavatios-hora por tonelada de acero. Como referencia, la casa promedio usa 11 megavatios-hora por año . Rauwerdink dice que esto es menos energía de la que se requiere para el proceso HYBRIT entre la fusión del mineral de hierro y la producción del hidrógeno, alrededor de 5 a 6 megavatios-hora. También dice que una «innovación central fue el desarrollo del ánodo de hierro y cromo metálico que no se consume en el proceso».

En la celda Boston Metal, «un ánodo metálico inerte se sumerge en un electrolito que contiene mineral de hierro y luego se electrifica. La celda se calienta a 1600 °C y los electrones dividen los enlaces en el mineral de hierro. El resultado es un metal líquido limpio y de alta pureza que se puede enviar directamente a la metalurgia de cuchara, no se requiere recalentamiento». El resultado es realmente hierro puro, que luego se puede convertir en acero con la adición de cantidades precisas de carbono u otras aleaciones.

Es muy similar al proceso de Hall-Heroult para fabricar aluminio, aunque el hierro se funde a una temperatura más alta (1600 grados Celsius frente a los 1000 grados Celsius del aluminio) y el electrolito es diferente (magnesia y sílice), pero utiliza menos electricidad por tonelada. que el aluminio porque el enlace químico en el óxido de aluminio es más fuerte que en el óxido de hierro. A diferencia del aluminio, el carbono tiene una mayor afinidad por el oxígeno que por el hierro, por lo que históricamente era más fácil y económico fabricar acero con carbón que con electricidad, que siempre ha sido costosa y no libre de emisiones. Pero ahora que estamos preocupados por las emisiones de dióxido de carbono, la ecuación cambia y MOE comienza a tener sentido.

Otra gran ventaja del diseño de Boston Metal es que, al igual que con la producción de aluminio, es esencialmente celular. A diferencia de un alto horno, no hay economías de escala reales, por lo que si desea más acero MOE, agrega más celdas y puede colocarlas en cualquier lugar. Pero también, como el aluminio, necesita un suministro regular de electricidad de carga base; estos no se pueden ejecutar de forma intermitente. Es por eso que Rauwerdink le dice a Treehugger que están hablando con empresas en Quebec, donde hay tanta carga base hidroeléctrica.

Otra ventaja más del sistema MOE de Boston Metal en comparación con HYBRIT es su apetito más flexible por el mineral de hierro. Boston Metal le dice a Treehugger: «Aunque varios fabricantes de acero están comenzando a planificar proyectos piloto de DRI [ hierro reducido directo ] de hidrógeno a mayor escala, estas tecnologías requieren mineral de hierro con al menos un 67 % de pureza, que actualmente representa menos del 5 % del mineral de hierro mundial. Utilizando electricidad renovable, la plataforma modular de electrólisis de óxido fundido (MOE) de Boston Metal funciona con todos los grados de mineral de hierro para proporcionar más valor en toda la cadena de suministro de acero».

Al escribir sobre HYBRIT y observar sus proyecciones de crecimiento en la demanda de acero entre ahora y 2050, me preocupaba saber de dónde iban a obtener todo el hidrógeno que necesitaban, particularmente cuando compiten con todo, desde la producción de fertilizantes hasta la aviación. La solución de Boston Metal utiliza electricidad directamente y puede aprovechar el crecimiento de fuentes bajas en carbono como la hidroeléctrica, la geotérmica y cualquier nueva tecnología que surja. Esto parece prometedor.

Reportacero

21 de julio de 2022.-

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