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Requiere industria automotriz uso de acero ecológico

3 de abril de 2024.- En octubre de 2023, Porsche anunció planes para utilizar hasta 35,000 toneladas de acero de H2 Green Steel a partir de 2026 para la fabricación de sus vehículos.

¿Por qué el acero ‘verde’ es importante?

La neutralidad de carbono no es algo que logre un OEM propio; Se deben evaluar las aportaciones de los proveedores. Cuando uno de esos insumos es el acero, hay mucho carbono que debe considerarse.

Cuando una empresa como General Motors dice que apunta a la neutralidad de carbono en sus productos (y operaciones para 2040), la atención se centra inmediatamente en la transición de los vehículos de combustión interna a los vehículos eléctricos de batería. Sin emisiones de escape, no hay problema.

Si bien los BEV abordan las emisiones directas de gases de efecto invernadero de los vehículos, en la búsqueda de la neutralidad de carbono se pasa por alto lo que la EPA denomina “emisiones de la cadena de valor” que “a menudo representan la mayoría de las emisiones totales de gases de efecto invernadero de una organización”.

Dado que la mayoría de los vehículos están fabricados de acero, incluso los vehículos de cero emisiones siguen teniendo una cantidad considerable de emisiones asociadas a su producción.

«La fabricación de acero produce más CO2 que cualquier otra industria pesada y representa alrededor del 8% del total de las emisiones globales», según el Foro Económico Mundial.

Para abordar esto, las empresas siderúrgicas y las organizaciones de investigación están desarrollando “acero verde”. En pocas palabras, es un esfuerzo por descarbonizar el acero y la producción de acero.

Conceptos básicos del acero

El acero se basa en el mineral de hierro. Para extraer el oxígeno del mineral y obtener hierro en un horno, el enfoque tradicional utiliza un material a base de carbono, como el coque, que elimina el oxígeno química y térmicamente. Las moléculas de oxígeno se unen al carbono, por lo que las salidas son arrabio que se utiliza para producir acero y dióxido de carbono.

Se están realizando varios esfuerzos, particularmente en Europa, para reemplazar el coque por hidrógeno producido con energía renovable. El uso de hidrógeno “verde” es importante porque los fabricantes de acero tienen que rendir cuentas de sus emisiones a los fabricantes de equipos originales que compran acero; El hidrógeno verde significa que eso no es un problema.

Interés serio

El otoño pasado, Porsche firmó un acuerdo con H2 Green Steel, una empresa sueca, para ayudar a Porsche a trabajar «hacia un balance neutral en carbono en toda la cadena de valor de sus automóviles para 2030», dice Barbara Frenkel, miembro de la junta ejecutiva del fabricante de automóviles deportivos. para adquisiciones.

El proveedor alemán de automóviles ZF Group también firmó un acuerdo de siete años y 1,500 millones de euros con H2 Green Steel para comprar 250.000 toneladas de acero verde al año hasta 2033. Un representante europeo de ZF explica a WardsAuto: “En Europa, en este momento, la mayoría de los productos planos de acero se produce en la ruta del alto horno a partir de mineral de hierro con una huella de carbono típica del producto de más de 2 toneladas de CO2 por tonelada de acero”.

La empresa está trabajando para lograr la neutralidad de carbono en todos los ámbitos para 2040 y estima que la utilización de acero ecológico reducirá sus emisiones anuales de CO2 en 475.000 toneladas.

Volverse ecológico

El proceso utilizado por H2 Green Steel comienza con hidrógeno verde que se utiliza en un reactor: el hidrógeno se expone al mineral de hierro; se produce una reacción química para que el oxígeno se una al hidrógeno y lo que sale es vapor y hierro de reducción directa (DRI), que luego se utiliza en un horno de arco eléctrico donde se combina con chatarra de acero; Luego, el material fundido se transfiere a un horno cuchara y a un desgasificador RH para producir acero. Se añaden aleaciones a la masa fundida para producir los tipos de acero necesarios.

Dos puntos sobre esto:

No es 100% libre de carbono. La empresa lo describe como “emisiones casi nulas”. H2 Green Steel le dice a Wards: “Conseguimos eliminar hasta un 95% en comparación con el acero producido en altos hornos. Sin embargo, el acero es, en última instancia, hierro y carbono, por lo que nunca será posible eliminar totalmente el carbono del proceso de fabricación, aunque buscamos utilizar biocarbono a medida que aumente la disponibilidad de biogás. Para carburizar el hierro y fabricar acero, puede agregar carbono en el paso DRI o en el paso de fusión”.

H2 Green Steel tiene acuerdos vinculantes para unas 1.25 toneladas anuales de su acero, pero todavía está en el proceso de construcción de su complejo de fabricación de hidrógeno y acero en Boden, Suecia. Se prevé que esté terminado en 2025, con una capacidad anual de 5 millones de toneladas de acero para 2030.

En los EE.UU

Si bien en Europa hay mucha actividad para reducir las emisiones de carbono derivadas de la fabricación de acero, no es que no se esté trabajando en Estados Unidos.

Por ejemplo, Boston Metal ha desarrollado un proceso llamado «Electrólisis de óxido fundido» que utiliza electricidad limpia para alimentar un ánodo inerte sumergido en un electrolito. La celda se calienta a 1600 ° C (871 ° F, los electrones dividen los enlaces en el óxido de hierro en el mineral de hierro para producir metal líquido puro. Este proceso funciona de manera que las emisiones son simplemente oxígeno, no CO2.

Kevin Dempsey, presidente y director ejecutivo del Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI), dice: «En términos de reducciones actuales y futuras de emisiones, creo que la industria siderúrgica estadounidense está por delante de Europa».

Observa, por ejemplo, que el 70% de la producción de acero en Estados Unidos se basa en chatarra, incluidos los automóviles desguazados. (Dempsey dice que este no es un caso en el que un automóvil desguazado se convierte en acero que se utiliza para fabricar un automóvil nuevo. Esto se debe a que cuando los automóviles se aplastan, hay una cantidad significativa de cableado, o cobre, en la mezcla.» El cobre puede ser bueno o malo en el acero», afirma. «Si estás fabricando barras de refuerzo y necesitas un material rígido y resistente, el cobre ayuda. Pero si estás intentando fabricar láminas de acero con mucha conformabilidad, el cobre es un problema.»)

En EE. UU. se utilizan más hornos de arco eléctrico (EAF) que en el resto del mundo: en 2021, alrededor del 79 % del acero producido en EE. UU. se utilizó con EAF, en comparación con aproximadamente el 26 % en el resto del mundo. Los EAF son más eficientes energéticamente que los altos hornos convencionales.

Dicho esto, en Estados Unidos abunda el gas natural, lo que no ocurre en Europa. «Todos los fabricantes de acero de Estados Unidos están inyectando gas natural en sus altos hornos», afirma Dempsey. Si bien eso no significa cero emisiones de carbono, se reduce en comparación con el uso de carbón.

Dempsey también señala que los altos hornos configurados para albergar gas natural pueden modificarse fácilmente para utilizar hidrógeno cuando esté más disponible.

Además, «en Estados Unidos utilizamos principalmente pellets de mineral de hierro, lo que implica un proceso de conversión con emisiones mucho menores que la sinterización utilizada en gran parte del resto del mundo», afirma Dempsey.

Línea de fondo

El costo siempre es un factor, pero a medida que aumenta el precio de las emisiones de carbono, la diferencia relativa entre el acero tradicional y el verde desaparecerá, dice Anna Borg, presidenta y directora ejecutiva de Vattenfall, una empresa de energía propiedad del Estado sueco. Ella sugiere que cuando se toman en cuenta los costos del carbono, la prima por lo que ella llama “acero libre de fósiles” en un automóvil será “equivalente a dos enchufes USB que se colocan en el automóvil”.

Vattenfall se unió a otras dos empresas suecas (LKAB, una empresa minera, y SSAB, una empresa siderúrgica) en un proyecto llamado “HYBRIT” (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) que en 2021 produjo el primer hierro reducido con hidrógeno del mundo que se utilizó para fabricar acero.

Volvo Group se está asociando con SSAB para obtener aceros basados ​​en HYBRIT. Planea aumentar el uso de lo que llama “aceros libres de fósiles” a medida que estén disponibles en toda su línea.

A medida que los OEM continúan sus esfuerzos para reducir las emisiones y convertirse en carbono neutral, sus inversiones deben realizarse no solo en la transición a vehículos electrificados, sino también en la transición a materiales que tengan menos emisiones de carbono. Como acero verde.

 

 

Reportacero

 

 

 

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