10 de abril de 2024.- La industria del acero, esencial y sucia, se está volviendo ecológica. El hidrógeno verde probablemente desempeñará un papel clave en la descarbonización del acero. Los expertos discutieron la compleja transición en Pensilvania, la cuna de la siderurgia estadounidense.
El acero es un componente esencial de la sociedad moderna, utilizado en puentes y edificios, torres de transmisión, turbinas eólicas, automóviles eléctricos y mucho más.
También se elabora mediante procesos extremadamente sucios. La fabricación tradicional de acero contribuye con hasta el 9 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono cada año y produce una sopa tóxica de contaminantes que dañan más a las comunidades cercanas.
Sin embargo, Estados Unidos se encuentra repentinamente en la cúspide de unaTransición del “ acero verde”. Están surgiendo nuevas soluciones que podrían ofrecer un camino más limpio para producir metal de alta resistencia. Lo más probable es que impliquen el uso de hidrógeno para procesar mineral de hierro para la fabricación de acero.
El 5 de abril, en la conferencia de la Sociedad de Periodistas Ambientales de este año , dirigí un panel sobre los desafíos y oportunidades de reemplazar las acerías a base de carbón con métodos menos contaminantes. El momento no podría haber sido mejor. La semana anterior, la administración Biden prometió hasta mil millones de dólares para ayudar a construir dos instalaciones de fabricación de hierro a base de hidrógeno, que serán las primeras en Estados Unidos y unas pocas en todo el mundo.
Me acompañaron en la discusión Edith Abeyta, artista y defensora de la comunidad en North Braddock, Pensilvania, donde US Steel opera la planta Edgar Thomson, de 140 años de antigüedad ; Hilary Lewis, directora de acero del grupo de defensa Industrious Labs ; y Chathurika Gamage, directora del programa de industrias alineadas con el clima en RMI , un grupo de expertos en energía limpia. (Canary Media es una filial independiente de RMI ).
Estas son algunas de las conclusiones clave de nuestra conversación de una hora, editadas para mayor brevedad y claridad.
1 . Fabricar acero con hidrógeno no es nuevo, pero utilizarloEl H 2 “ verde” es
Cuando los expertos hablan de acero verde, normalmente se refieren a deshacerse del“ alto horno”: el principal impulsor de las emisiones de CO 2 de la fabricación tradicional de acero.
Dentro del horno, el mineral de hierro se combina con carbón purificado (o “coque”) y piedra caliza. Una ráfaga de aire caliente impulsa reacciones químicas que separan los átomos de oxígeno del mineral de hierro, produciendo hierro. El oxígeno liberado luego se une al monóxido de carbono, formando CO 2 que se libera al aire. (El hierro se convierte luego en acero en un horno separado).
Un gráfico que muestra los pasos del proceso en una acería integrada, comenzando con el mineral de hierro y terminando con el acero terminado.
Actualmente, la principal alternativa al alto horno es» Hierro de reducción directa» o DRI . En pocas palabras, el proceso implica utilizar hidrógeno, no carbón, para eliminar el oxígeno del mineral de hierro. El mes pasado, las siderúrgicas Cleveland-Cliffs y SSAB fueron seleccionadas para recibir cada una hasta 500 millones de dólares para construir nuevas instalaciones de DRI en Ohio y Mississippi, respectivamente.
Como señaló Gamage, la tecnología no es nueva. Alrededor de 100 instalaciones ya fabrican hierro de esta manera en todo el mundo, incluidas tres en Estados Unidos. Pero las plantas existentes utilizan hidrógeno derivado de gas fósil o carbón. Actualmente sólo se implementa una operación comercial: el proyecto Hybrit en Suecia. Hidrógeno “ verde”, que se produce a partir de electricidad y agua renovables.
Utilizar únicamente hidrógeno procedente de energías renovables reduciría las emisiones totales de CO 2 procedentes de la fabricación de acero hasta en un 90 por ciento, señaló Gamage.» Sabemos cómo funcionan estas cosas», dijo sobre las instalaciones de DRI .“ Ahora se trata de llevar hidrógeno verde a estos lugares”.
2 . El acero verde requiere un» Cantidad enorme», pero no imposible, de energías renovables
Cambiar al hidrógeno verde parece bastante sencillo. Excepto que Estados Unidos apenas produce nada de eso en este momento, y la industria del acero necesita mucho para reemplazar todo ese carbón. Para respaldar una instalación DRI a gran escala , una empresa tendría que adquirir alrededor de 4 gigavatios de capacidad de electricidad renovable para alimentar 2 gigavatios de electrolizadores, según RMI .
» En términos de números y escala, es bastante desalentador», dijo Gamage.
Y eso es sólo para hacer hierro. Una industria siderúrgica más ecológica también necesita grandes cantidades de energías renovables para alimentar el resto de su cadena de suministro.
Hablando de acero verde en Filadelfia. De izquierda a derecha: Hilary Lewis, Chathu Gamage, Edith Abeyta y Maria Gallucci el 5 de abril de 2024. (Lisa Hymas/Canary Media)
Después de que el mineral de hierro se convierte en hierro, el material se dirige a un segundo horno. Tradicionalmente, eso significaba“ horno de oxígeno básico ” también alimentado por combustibles fósiles. Pero Los “ hornos de arco eléctrico” pueden hacer el trabajo utilizando electricidad. Estas instalaciones disparan rayos de electricidad para fundir el contenido en un líquido naranja, que luego se transforma en productos terminados.
Si toda la producción actual de acero estadounidense a base de carbón cambiara a DRI utilizando hidrógeno verde, además de agregar hornos de arco eléctrico alimentados por energías renovables, eso requeriría potencialmente generar de 30 a 35 gigavatios de energía renovable total, dijo Lewis, citando la iniciativa de su grupo… Cálculos “ del reverso del sobre”. Lo positivo es que Estados Unidos instaló esa misma capacidad de energía solar el año pasado.
Pero eso no incluye las instalaciones que utilizan chatarra reciclada para fabricar lo que se llama Acero “ secundario”. Estados Unidos tiene alrededor de 100 hornos de arco eléctrico para la fabricación de acero a partir de chatarra, y cada uno de ellos necesita cientos de megavatios de energía para funcionar, la mayor parte de los cuales hoy en día proviene de redes eléctricas alimentadas con carbón y gas.
3 . Las acerías podrían beneficiarse de los centros H 2 , pero abundan las preocupaciones
El impulso de Estados Unidos para la fabricación de acero a base de hidrógeno se produce en paralelo a otro esfuerzo importante para descarbonizar la economía estadounidense.
El otoño pasado, el Departamento de Energía de EUA ( DOE ) seleccionó siete grupos para recibir hasta $ 7 mil millones en fondos federales totales para establecer el primer proyecto del país.“ centros de hidrógeno limpio”. Los proyectos están destinados a impulsar drásticamente la inversión en la producción de hidrógeno con bajas emisiones de carbono, al mismo tiempo que preparan a las industrias para utilizar hidrógeno para reducir sus emisiones de CO 2 .
Aunque los grupos no destacaron la producción de acero en sus propuestas, existe una clara oportunidad de vincular la demanda de nuevas instalaciones siderúrgicas con la oferta de nuevos centros, dijo Lewis.
Aun así, no se garantiza que los centros beneficien al clima o a las comunidades donde están ubicados, al menos no inicialmente. Se espera que varios proyectos incluyan hidrógeno derivado de gas fósil, lo que se denomina Hidrógeno “ azul” cuando se combina con sistemas de captura de carbono. Edith Abeyta, que vive en el suroeste de Pensilvania, dijo que le preocupaba que los esfuerzos para aumentar la producción de H 2 aceleraran aún más el fracking de gas de esquisto en todo su estado natal.
“¿Es esta sólo una forma de construir más pozos y de contaminar más comunidades?” ella preguntó.
Abeyta dijo que ha planteado este tipo de preguntas en conversaciones con funcionarios públicos, quienes han prometido hacer más transparente el proceso del centro de hidrógeno. Aun así, cuestionó hasta qué punto los residentes pueden, en última instancia, influir en dichas negociaciones. “ La comunidad nunca llega a decir’ No’”, añadió.
4 . Detalles sobre el primero de Estados UnidosLas plantas de “ acero verde” todavía son confusas
Los proyectos de acero ecológico de Cleveland-Cliffs y SSAB , respaldados por el DOE, representan el primer intento claro de Estados Unidos de vincular el hidrógeno limpio con una fabricación de acero más limpia. Pero las empresas y el DOE todavía están en el proceso de negociación de contratos, lo que significa que los detalles más finos de los proyectos aún no se han decidido.
» Estamos en una especie de etapa cero con estos anuncios», dijo Gamage.
Por ahora, sabemos que el fabricante sueco SSAB quiere construir una instalación a escala comercial en el condado de Perry, Mississippi, utilizando la tecnología DRI de Hybrit , aunque no dijo cuándo. Como parte de la iniciativa, SSAB firmó una carta de intención para que Hy Stor Energy suministre hidrógeno verde y energía renovable para la planta de fabricación de hierro. Hy Stor Energy planea utilizar energías renovables in situ y fuera de la red para producir hidrógeno, que luego almacenará en cavernas de sal subterráneas en Mississippi.
A la izquierda hay un mapa de domos de sal en Estados Unidos; a la derecha hay un sendero polvoriento y sinuoso entre altos árboles verdes
Laura Luce, directora ejecutiva de Hy Stor Energy, obtuvo los derechos sobre 10 domos de sal diferentes en la costa del Golfo, que pueden excavarse para almacenar gas hidrógeno. A la derecha, el sitio Richton Dome de Hy Stor. (Julian Spector/Canary Media)
Mientras tanto, Cleveland-Cliffs dijo que instalará unPlanta DRI “ lista para hidrógeno” en su complejo existente en Middletown, Ohio, que podría estar terminada en 2029 . La instalación podrá utilizar gas fósil, hidrógeno o una combinación de ambos. Aún no está claro si la siderúrgica obtendrá hidrógeno verde para el nuevo proyecto, ni de dónde.
» Eso es algo que vamos a analizar muy de cerca», dijo Lewis, añadiendo que sería» Muy preocupante» desde una perspectiva climática si la siderúrgica termina utilizando hidrógeno derivado de gas fósil, en lugar de energías renovables.
5 . La siderurgia tradicional sigue siendo un desastre
Mientras las siderúrgicas estadounidenses empiezan a construir nuevas instalaciones ecológicas, las empresas todavía tienen mucho trabajo por hacer para frenar la contaminación de los 13 altos hornos de carbón que quedan en el país, uno de los cuales se encuentra en la comunidad de Abeyta.
La planta Edgar Thomson de US Steel, al igual que otras en el país, continúa acumulando millones de dólares en multas por violar las normas locales y federales de calidad del aire. Durante décadas, los residentes de la región han lidiado con la contaminación por plomo y metales pesados, así como con el deterioro causado por los equipos oxidados y abandonados en el complejo siderúrgico centenario.
Abeyta describió su vecindario en North Braddock como inclusivo y excepcional.“ Yo diría que la mayoría de los vecinos que conozco sienten y creen que esta es su casa. Les encanta”, dijo. Al mismo tiempo, la zona sufre décadas de desinversión, lo que ha provocado una escasez de escuelas, tiendas de comestibles y otras instituciones clave.
“Es un desafío pensar en el acero ecológico y en lo que deberían hacer las corporaciones cuando no se tienen estas necesidades básicas en el lugar donde se vive”, afirmó.
Reportacero
