Un experimento para fabricar oxígeno en la Luna nos acerca a un hito en la Tierra: el acero verde

Un experimento para fabricar oxígeno en la Luna nos acerca a un hito en la Tierra: el acero verde
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La exploración espacial ha traído muchos beneficios directos a los que habitamos en la Tierra, a veces ni siquiera es necesario mandar una nave al espacio para lograrlos. Podría ser el caso de la empresa israelí Helios, cuyos científicos intentaban buscar una forma de crear oxígeno en la luna y hallaron una forma de producir acero verde: un método de producción que minimiza las emisiones industriales de CO2.

Una industria mastodóntica con enormes emisiones. La industria del acero es una de las industrias más tradicionales, con unas raíces hundidas en las revoluciones industriales del siglo XIX. El mundo produce unas 2.000 millones de toneladas de este compuesto, la mayor parte a través del sistema de acería de oxígeno básico, un método siderúrgico heredero directo del proceso Bessemer creado en 1850. Algo menos de un tercio de la producción en cambio se hace a través del horno de arco eléctrico, un método con menos emisiones de dióxido de carbono o CO2.

Las emisiones de CO2 son de hecho uno de los grandes problemas de esta industria, que puede llegar a generar el doble de emisiones que de producto (la mayor parte emisiones indirectas por la gran cantidad de energía necesaria para calentar los hornos). La producción actual viene asociada a 3.000 millones de toneladas de CO2, entre un 7 y un 11 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Las características de la industria no hacen muy atractivas la innovación y la toma de riesgos, sin embargo es necesario dada la circunstancia.

Necesidad de que las alternativas sean coste-eficientes. Pese a todo esto existen multitud de innovaciones que pretenden descarbonizar esta industria. El problema es que no todas estas medidas son coste-eficientes, por lo que aunque existan incentivos a la innovación, el desarrollo e implementación global pueden fallar. Si los nuevos procesos no son más eficientes o económicos es poco probable que se extiendan en una industria asentada y estática.

Diversidad de alternativas. El acero se produce a través de una serie de combinaciones que culminan con la unión de coque, un derivado del carbón con arrabio, el compuesto que aporta hierro a la mezcla. Los hornos de las acerías de oxígeno básico utilizan el oxígeno para extraer el exceso de carbono de la mezcla resultante, creando el famoso gas de efecto invernadero. Los hornos de arco eléctrico son una pieza imprescindible en este proceso ya que su proceso genera menos emisiones en este punto.

A partir de ahí existen varias alternativas en distinto grado de desarrollo. Una de ellas es la propuesta por el proyecto sueco Hybrit. Este método se basa en el hidrógeno y corrientes eléctricas para sustituir el coque y el oxígeno. Las emisiones resultantes son de vapor de agua. No se trata de un proceso nuevo pero sí se es la primera vez que se implementa en la práctica.

Otro proyecto, este a cargo de Boston Metal, se basa en lo que han llamado electrólisis de oxido derretido. La empresa utiliza energía eléctrica para tratar el hierro en su forma mineral. Las rocas que contienen hierro suelen contenerlo unido a oxígeno. En la producción de acero es habitual utilizar carbono para limpiar este oxígeno, lo cual genera CO2. Este sistema sustituye el carbono por corrientes eléctricas. Así, puede liberarse el oxígeno del compuesto dejando el hierro para ser mezclado, ahora sí, con el carbono necesario para producir el acero.

Primera planta cero emisiones en España: 2025. El acero libre de emisiones ya tiene fecha programada para llegar a España, se trata del año 2025 según anunció la empresa ArcelorMittal el año pasado. Lo hará combinando diversas técnicas como los hornos de arco eléctrico con los que cuenta la planta de la empresa en Sestao, un mayor uso de chatarra reciclada como materia prima y el uso de hidrógeno en el pretratado del hierro en la planta de la empresa en Gijón. Las emisiones indirectas se evitarán a través del uso de fuentes renovables de energía, con el remanente de emisiones cortado con “introducción de diversas tecnologías emergentes claves (…) como biomasa producida de forma sostenible o hidrógeno verde”

Capturar el carbono. Existe una alternativa más, la de la captura de carbono. Esta no es exclusiva de la industria siderúrgica pero puede ser empleada para reducir las emisiones, tanto directas como indirectas. En la actualidad las tecnologías de captura han ido ganando protagonismo aunque su implementación aún no está asegurada, entre otros motivos por su elevado coste. Sin embargo cuentan con la ventaja de que no requieren cambios específicos en el proceso industrial y pueden ser implementadas en casi cualquier sector.

Descubrimiento casual. Uno de esos felices accidentes tan habituales en la ciencia puede sumar un nuevo mecanismo a esta lista, y sus creadores, la empresa Helios, asegura que se trata de una alternativa superior en términos económicos a los procesos actuales.

Los científicos de la empresa trataban de hallar una forma de crear oxígeno a partir de rocas lunares, regolitos, para evitar así tener que transportar este gas desde la Tierra. El oxígeno es necesario para respirar pero también para propulsar cohetes, y resulta más práctico crearlo in situ que transportarlo en cohetes. La sorpresa del equipo de investigadores era que su proceso para aislar el oxígeno generaba grandes cantidades de hierro como residuo. Si se mira de otra manera, este mecanismo podría generar hierro como resultado primario y oxígeno como residuo.

Camino a las emisiones cero. La empresa explica que este método elimina las emisiones directas pero, lo que quizá sea más importante, reduce a la mitad el consumo energético requerido, y con ello las emisiones indirectas, que en la actualidad representan la mayor parte de las emisiones de CO2 de la industria. La gran reducción de la energía requerida es lo que hace que este método sea, según la empresa, mucho más eficiente y económico que el resto de alternativas. Combinando este procedimiento con fuentes energéticas renovables podría alcanzarse el objetivo de emisiones cero.

La fuente de energía es clave. La descarbonización de la metalurgia puede ser determinante en los años venideros pero aunque contemos ya con la tecnología existen barreras a su implementación. Se espera que la demanda por acero siga creciendo, por lo que las nuevas y más eficientes plantas no desplazarán necesariamente a las más antiguas y contaminantes.

Esto se suma a lo ya mencionado antes, que al tratarse de una industria pesada y tradicional, los cambios resultan difíciles y costosos aunque la innovación siempre es necesaria. Aunque las nuevas tecnologías reduzcan los costes de producción, los costes variables; los costes de implementación, o fijos, que implican los cambios tecnológicos pueden hacer que las empresas se inclinen por mantenerse como están. Aquí entran en juego tanto los posibles incentivos fiscales que los países puedan ofrecer como la situación del sector en el panorama internacional. Si a esto sumamos la gran incertidumbre con la que convive la economía hoy por hoy nos encontramos ante un futuro nada claro para el sector.

Imagen | Kateryna Babaieva

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