Buscan reducir las emisiones de la fabricación de acero

BIRMINGHAM, Inglaterra , 24 de enero de 2023.- Investigadores de la Universidad de Birmingham , Reino Unido, han diseñado una adaptación novedosa para los hornos de hierro y acero existentes que podría reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) de la industria siderúrgica en casi 90 por ciento.

Esta reducción radical se logra a través de un sistema de reciclaje de carbono de «bucle cerrado», que podría reemplazar el 90% del coque que se usa típicamente en los sistemas actuales de hornos de oxígeno básico de alto horno y produce oxígeno como un subproducto.

La fabricación de hierro y acero es el mayor emisor de CO2 de todos los sectores industriales básicos, lo que representa el 9 % de las emisiones globales.

Ideado por el profesor Yulong Ding y la Dra. Harriet Kildahl de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Birmingham , el sistema se detalla en un artículo publicado en el Journal of Cleaner Production , que muestra que si se implementa solo en el Reino Unido, podría generar ahorros de costos de 1,280 millones de libras esterlinas en 5 años mientras se reducen las emisiones totales del Reino Unido en un 2,9 por ciento.

El profesor Ding dijo: «Las propuestas actuales para descarbonizar el sector del acero se basan en la eliminación gradual de las plantas existentes y la introducción de hornos de arco eléctrico que funcionan con electricidad renovable. Sin embargo, la construcción de una planta de horno de arco eléctrico puede costar más de mil millones de libras esterlinas, lo que hace que este cambio sea económicamente inviable. en el tiempo restante para cumplir con el Acuerdo Climático de París. El sistema que estamos proponiendo se puede adaptar a las plantas existentes, lo que reduce el riesgo de activos varados, y tanto la reducción de CO 2 como el ahorro de costos se ven de inmediato».

El novedoso sistema de reciclaje captura el CO 2 del gas superior y lo reduce a CO usando una red mineral cristalina conocida como material de ‘perovskita’. El material fue elegido ya que las reacciones tienen lugar dentro de un rango de temperaturas (700-800 o C) que pueden ser alimentados por fuentes de energía renovable y/o generados mediante intercambiadores de calor conectados a los altos hornos.

La mayor parte del acero del mundo se produce a través de altos hornos que producen hierro a partir de mineral de hierro y hornos básicos de oxígeno que convierten ese hierro en acero.

El proceso es inherentemente intensivo en carbono, utilizando coque metalúrgico producido por destilación destructiva de carbón en un horno de coque, que reacciona con el oxígeno en el chorro de aire caliente para producir monóxido de carbono. Este reacciona con el mineral de hierro en el horno para producir CO 2. El gas superior del horno contiene principalmente nitrógeno, CO y CO 2, que se quema para elevar la temperatura del chorro de aire hasta 1200 a 1350 o C en una estufa caliente antes de soplar al horno, con el CO 2 y el N 2 (también que contienen NOx) emitidos al medio ambiente.

Bajo una alta concentración de CO 2, la perovskita descompone el CO 2 en oxígeno, que se absorbe en la red, y CO, que se retroalimenta al alto horno. La perovskita se puede regenerar a su forma original en una reacción química que tiene lugar en un ambiente con poco oxígeno. El oxígeno producido se puede utilizar en el horno de oxígeno básico para producir acero.

El nuevo sistema se puede adaptar a los hornos existentes, con la adición de una serie de separadores de gas e intercambiadores de calor adicionales necesarios para soportar el divisor de perovskita.

La fabricación de hierro y acero es el mayor emisor de CO 2 de todos los sectores industriales de cimentación y representa el 9% de las emisiones globales. Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), se debe lograr una reducción del 90% de las emisiones para 2050 para limitar el calentamiento global a 1,5°C.

University of Birmingham Enterprise ha presentado una solicitud de patente que cubre el sistema y su uso en la producción de metales y está buscando socios a largo plazo para participar en estudios piloto, entregar esta tecnología a la infraestructura existente o colaborar en más investigaciones para desarrollar el sistema.

Descarbonización rentable de altos hornos: la producción básica de acero en hornos de oxígeno a través del acoplamiento del sector termoquímico  se publica en el Journal of Cleaner Production y está disponible en https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.135963

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