El hidrógeno provoca cambios para el futuro de la producción de acero verde

Este artículo es una copia del artículo original en Think.ing.com

El acero puede existir como un producto crucial en las sociedades modernas, pero también es una fuente importante de emisiones de CO2. Entonces, ¿qué tipo de papel podría desempeñar el acero verde en el camino hacia el cero neto? Si bien actualmente es dos veces más caro que alternativas menos respetuosas con el clima, aporta multitud de beneficios y sólo un pequeño aumento de precio para los productos con mucho acero.

He aquí el dilema: el acero es un material clave en las sociedades modernas. Nos proporciona casas, puentes, medios de transporte y equipos y productos esenciales. No es simplemente una reliquia de la vieja revolución industrial: el acero también es crucial en una economía baja en carbono. Los modos de transporte ecológicos, como los vehículos eléctricos, los autobuses eléctricos y los trenes, requieren grandes cantidades de acero, al igual que las turbinas eólicas y los electrolizadores. Por eso es una lástima que la producción de acero sea también una fuente importante de emisiones globales de gases de efecto invernadero. Las alternativas más ecológicas aún tienen que demostrar su valía y a menudo se consideran prohibitivamente caras en un mercado altamente competitivo. Transformar completamente los procesos de producción lleva años, por lo que el cambio suele ser desesperadamente lento.

Uso global de acero en 2022

Worldsteel y BNEF

La fabricación de acero es un proceso que consume mucha energía y la tecnología actual se basa principalmente en carbón. Hoy en día, representa 2.700 millones de toneladas de CO2 cada año, lo que representa el 7% de las emisiones anuales a nivel mundial. Las proporciones se duplican aproximadamente al 15%, 14% y 12% para China, Corea del Sur y Japón, respectivamente. Con la visión consensuada de una población mundial en aumento y una mayor prosperidad, se espera que la demanda de acero crezca un 35% para 2050, según Bloomberg Nuevas Finanzas Energéticas. Si bien el sector está mejorando en términos de eficiencia energética, es probable que las emisiones aumenten si el acero continúa produciéndose predominantemente con carbón. Esto no está exactamente en línea con el objetivo de crear una economía neta cero. Entonces, vamos a analizar el caso de negocios de posibles soluciones tecnológicas para reducir las emisiones de carbono en el sector del acero. Evaluaremos dónde nos encontramos ahora y las diversas presiones a las que se enfrentan actualmente las empresas para cumplir los objetivos de cero emisiones netas. También examinaremos qué combustibles alternativos podrían ser pioneros en tecnología a medida que la ciencia mejora y se adapta. Hay tres estrategias principales para reducir las emisiones:1. Templando eldemanda de acero Una tarea difícil, dada la opinión consensuada de una creciente demanda hacia 2050 y de alternativas al acero como el aluminio y el hormigón, que también son muy intensivas en carbono. Sustituir el acero por otro producto que emite mucho carbono no es precisamente un gran paso adelante para ayudar al clima.2. Mejorando eleficiencia energética de las plantas siderúrgicas existentes. Esto es especialmente útil para las antiguas plantas siderúrgicas a base de carbón, donde las emisiones se pueden reducir hasta en un 30% utilizando minerales de mayor calidad o tecnologías más eficientes para inyectar carbón en el horno. La eficiencia de los materiales también se puede mejorar utilizando más acero reciclado, pero como el 85% del acero usado se recicla en todo el mundo, las tasas de reciclaje ya son altas. La mayoría de los productos de acero también permanecen en uso durante décadas antes de que puedan reciclarse. Como resultado, no hay suficiente acero reciclado para satisfacer la creciente demanda y el mundo sigue necesitando grandes volúmenes de "acero primario".3. Aplicandoarreglos tecnológicos al proceso de fabricación de acero, por ejemplo, electrificando partes del proceso con hornos de arco eléctrico que funcionan con electricidad limpia, o capturando y almacenando las emisiones de carbono de la producción convencional de acero a base de carbón. Esta tecnología se llama captura y almacenamiento de carbono (CAC) y deja intacto el proceso actual basado en carbón, al tiempo que puede reducir las emisiones entre un 75% y un 90%. La sustitución del carbón por un combustible sintético como el hidrógeno es otra solución tecnológica que puede reducir en gran medida las emisiones de carbono. Si el hidrógeno se produce de forma limpia (es decir, con hidrógeno azul o hidrógeno verde procedente de fuentes de energía con bajas emisiones de carbono, como paneles solares, turbinas eólicas, energía hidráulica o nuclear). Si bien las soluciones tecnológicas son un facilitador importante de la transición hacia una economía neta cero, corren el riesgo de sufrir efectos de rebote y la paradoja de Jevons: la demanda de acero podría aumentar una vez que se reduzca su impacto climático.

Dadas las limitaciones de la reducción de la demanda y la mejora de la eficiencia energética (y a pesar de la paradoja de Jevons), creemos que la CAC y el hidrógeno probablemente desempeñen un papel crucial en el camino de transición del sector siderúrgico hacia una economía neta cero. la forma definitiva de fabricación de acero verde en una economía neta cero. La CAC es una forma clave de reducir drásticamente las emisiones de carbono de las numerosas acerías a base de carbón existentes en todo el mundo, especialmente las más jóvenes que probablemente seguirán en funcionamiento durante muchos años más. Tenga en cuenta que no hemos explorado las acerías a base de gas. siderurgia por dos razones. En primer lugar, el gas generalmente se considera únicamente un combustible de transición, no una fuente de energía importante en una economía neta cero. Ese papel se atribuye generalmente a los combustibles sintéticos como el hidrógeno. En segundo lugar, tuvimos que limitar las opciones de modelado por razones prácticas, ya que son bastante complejas. Entonces tiene sentido centrarse en las rutas basadas en carbón, que representan alrededor del 70% de la producción mundial de acero, así como analizar la forma definitiva de producción de acero verde. Sin embargo, creemos que la producción de acero a base de gas actuará. como tecnología intermedia y podría ser un trampolín hacia la fabricación de acero basada en hidrógeno. De hecho, las últimas acerías a gas son a menudo plantas de combustible dual que pueden cambiar fácilmente del gas al hidrógeno una vez que el hidrógeno verde esté disponible en abundancia en el futuro. Los expertos creen que esto podría ser así a partir de 2035.

El acero se fabrica a partir del hierro, uno de los metales más familiares. Se utiliza desde la antigüedad y los historiadores incluso han nombrado un período de 650 años para el uso del hierro (la Edad del Hierro, que se remonta al 1.200-550 a. C.). La revolución industrial hizo posible convertir el hierro en acero de alta calidad y eso desencadenó las numerosas aplicaciones del acero en nuestras sociedades modernas. La fabricación de acero consta de dos pasos, comenzando con la reducción del óxido de hierro (extraído de la tierra) a hierro puro, que luego se convierte en acero. Hay cientos de formas diferentes de acero, pero todas están hechas de hierro. El proceso de convertir el mineral de hierro en hierro y posteriormente en acero requiere temperaturas muy altas y, por lo tanto, se necesita una fuente de energía para generar calor. En el proceso convencional, el carbón se utiliza como materia prima para reducir el mineral de hierro a hierro y como fuente de energía para generar calor. El primer paso de convertir el mineral de hierro en hierro es, con diferencia, la etapa que consume más energía y carbono y representa aproximadamente el 80% de las emisiones de carbono en el caso de la fabricación de acero a base de carbón.

Las tres tecnologías de producción de acero en el centro de este artículo

Investigación ING

Las emisiones de carbono pueden capturarse y almacenarse bajo tierra (CCS) o utilizarse en otras partes de la economía (captura, utilización y almacenamiento de carbono, o CCUS). Con el uso de este tipo de tecnología, entre el 75% y el 90% de las emisiones no entran a la atmósfera y, por tanto, no contribuyen al calentamiento global. La captura y almacenamiento de carbono es una tecnología relativamente rentable en la lucha contra el calentamiento global. Las concentraciones de CO2 al final del tubo suelen ser muy altas, lo que hace que capturarlas sea razonablemente fácil y económico. Los costes de la CAC en la producción de acero oscilan entre 60 y 100 euros por tonelada de carbono. Esto es mucho más barato que tecnologías como los vehículos eléctricos, las renovaciones de viviendas y las soluciones basadas en hidrógeno, que cuestan cientos de euros por tonelada de carbono que se reduce. Aun así, la CCS no se ha aplicado mucho en la fabricación de acero todavía, ya que no es obligatoria. , y a menudo el precio del carbono no es suficiente en todo el mundo. El precio europeo del carbono, de alrededor de 85 euros por tonelada de CO2, comienza a hacer efecto, pero los productores de acero todavía disfrutan de una serie de derechos gratuitos y los precios han experimentado un aumento reciente, mientras que las inversiones en CAC tardan años en materializarse.

El hidrógeno ofrece la posibilidad de rediseñar completamente el proceso de fabricación del acero. ¡La magia del hidrógeno es que puede hacer que todo el proceso esté casi libre de carbono! Al hacer reaccionar el hidrógeno directamente con el mineral de hierro, se producen hierro y agua en lugar de hierro y CO2. Este proceso se llama Hierro Reducido Directo (DRI) y ya se utiliza con gas natural en lugar de hidrógeno. Un beneficio adicional de la fabricación de acero DRI es que la reacción principal se realiza a una temperatura más baja y, por lo tanto, requiere menos energía. La reducción del mineral de hierro se lleva a cabo en un horno de cuba a una temperatura relativamente baja de aproximadamente 1000 °C. Luego, el hierro reducido se procesa aún más para convertirlo en metal líquido caliente en un horno eléctrico. Como en otros sectores, la electrificación es una estrategia importante para hacer más ecológico el sector siderúrgico, tanto a través de la producción de hidrógeno verde con electricidad como de la electrificación de hornos. La tecnología DRI ofrece muchas ventajas y puede reducir significativamente las emisiones de CO2. También se puede utilizar chatarra o acero reciclado en el proceso, lo que mejora la circularidad. La producción con tecnología DRI también ofrece una mayor flexibilidad, ya que el proceso es más fácil de iniciar y detener. La tecnología DRI puede producir acero de alta calidad, por lo que también ofrece un camino ecológico para las plantas siderúrgicas que se centran en el extremo superior del mercado del acero. Las plantas de energía también pueden funcionar con hidrógeno en lugar de carbón. Mientras que el CO2 se forma cuando se quema carbón, el hidrógeno se convierte en agua cuando reacciona con el oxígeno. Finalmente, dado que el mineral de hierro se puede reducir a temperaturas más bajas (alrededor de 1000 °C en lugar de 1500 °C), el proceso aún requiere mucha energía, pero menos de lo que requeriría de otra manera. El siguiente gráfico muestra las emisiones de carbono de un kilogramo de acero. para diferentes tecnologías de fabricación de acero.

Emisiones indicativas para diferentes tecnologías de producción de acero en kilogramos de CO2 por kilogramo de acero

Investigación ING

Emisiones indicativas para producir un kilogramo de acero. Consideramos únicamente las emisiones de alcance 1 y 2, por lo que no analizamos las emisiones de alcance 3 derivadas del uso de acero por parte de otras empresas o consumidores. Se supone que la tasa de captura de CCS es del 80% para la fabricación de acero a base de carbón y del 85% para producir hidrógeno azul. Hemos tomado las emisiones de la red de Suecia para que se parezcan a una red eléctrica basada totalmente en energías renovables (10 kgCO2/MWh), de los Países Bajos para que se parezcan a una red eléctrica basada en gas (325 kgCO2/MWh) y de Polonia para que se parezcan a una red eléctrica basada en carbón ( 735 kgCO2/MWh). Mostramos las emisiones por kilogramo de acero para que las cifras sean comparables entre técnicas de producción y tipos de combustible. Tenga en cuenta que no hemos explorado la fabricación de acero a base de gas, ya que generalmente se considera que el gas es únicamente un combustible de transición, no una fuente de energía importante en una economía neta cero. Ese papel se atribuye al hidrógeno totalmente verde (hidrógeno procedente de energía solar, eólica, hidroeléctrica o nuclear).

Sin profundizar en todos los tecnicismos y complejidades de ambas rutas, hay dos puntos clave que vale la pena señalar. En primer lugar, la CAC proporciona una manera de reducir radicalmente las emisiones de carbono provenientes de la forma convencional de fabricación de acero basada en carbón. Nuestros cálculos indicativos apuntan a una reducción de emisiones del 80%, un resultado impresionante, dado que el contenido de carbono de un kilogramo de acero se reduce de aproximadamente 1,87 kilogramos de CO2 a 0,38 kilogramos. En segundo lugar, el hidrógeno proporciona una manera de cambiar radicalmente el proceso de producción en tales de manera que apenas emite CO2. El contenido de carbono del acero se reduce a casi cero si se utiliza hidrógeno "totalmente ecológico", es decir, hidrógeno producido con un electrolizador que funciona totalmente con tecnologías de cero emisiones de carbono, como paneles solares, turbinas eólicas, centrales hidroeléctricas y centrales nucleares. (o una combinación de ellas). La definición de hidrógeno verde implica que la energía con la que funciona el electrolizador proviene únicamente de fuentes renovables (energía solar y eólica). Sin embargo, en la práctica esto todavía no es así, ya que la energía solar y eólica no siempre está disponible y las redes eléctricas de muchos países todavía se basan predominantemente en combustibles fósiles. Lo "verde" en el hidrógeno verde actualmente significa que el hidrógeno se produce con electricidad renovable y un electrolizador, en comparación con el hidrógeno gris y azul que se produce en su mayor parte a partir de gas natural en un reformador de vapor de metano. Si el electrolizador funciona con un En una red eléctrica que funciona principalmente con centrales eléctricas alimentadas con gas, el contenido de carbono del acero se reduce en un 30%, de 1,87 kilogramos de CO2 por kilogramo de acero a 1,28 kilogramos. Se trata de una mejora notable, pero aún peor que el método de producción convencional a base de carbón que utiliza CAC, que da como resultado una reducción del 80%. Los electrolizadores conectados a la red eléctrica se descarbonizarán en línea con la descarbonización de todo el sistema eléctrico. Finalmente, el contenido de carbono del acero aumenta en más del 50% si el electrolizador funciona con una red que funciona predominantemente con energía alimentada con carbón. plantas. Por tanto, hay que tener cuidado con el hidrógeno de los electrolizadores. ¡Los electrolizadores y el hidrógeno verde no son verdes por definición! La fuente de energía juega un papel crucial, y perjudicar al clima con las fuentes de energía tradicionales basadas en fósiles es una posibilidad muy real en una etapa tan temprana de la transición energética. Sin embargo, el hidrógeno no tiene que producirse con electrolizadores. De hecho, más del 95% del uso actual de hidrógeno en el mundo se produce con gas natural, en su mayoría sin CCS (hidrógeno gris). En la búsqueda de reducir las emisiones de carbono del hidrógeno gris, se necesita hidrógeno azul, lo que traslada el proceso de CAC del sector del acero al sector del hidrógeno. El contenido de carbono del acero fabricado con hidrógeno azul es bastante similar al del acero convencional a base de carbón con CCS (0,38 kilogramos de CO2 por kilogramo de acero frente a 0,22). El hidrógeno azul contamina el medio ambiente ligeramente menos que el acero a base de carbón con CAC, ya que el gas necesario para producirlo emite menos carbono que el carbón. Por último, pero no menos importante, el acero a partir de hidrógeno gris tiene una huella de carbono mucho menor en comparación con el acero a base de carbón convencional. siderurgia. Por lo tanto, las siderúrgicas no tienen que esperar hasta que sus sistemas de energía funcionen completamente con paneles solares, turbinas eólicas o plantas de energía nuclear. La fuente de hidrógeno en la etapa inicial de la transición del sector al hidrógeno tampoco debería ser una gran preocupación, siempre y cuando los electrolizadores no funcionen con electricidad procedente de plantas de carbón.

Diferentes métodos de producción de hidrógeno.

Investigación ING

SMR significa reformado de metano con vapor; El proceso químico de creación de hidrógeno mediante la reacción de vapor (agua) con gas natural.

Nuestros cálculos se centran en el impacto del carbono en la producción de acero, ya que el CO2 es la causa fundamental del calentamiento global. Sin embargo, la producción de acero a base de hidrógeno conlleva importantes beneficios adicionales. Las sustancias extremadamente preocupantes (SVHC), que pueden incluir plomo o hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAC), óxidos de nitrógeno (NOX), dióxido de azufre (SO2), partículas (PM10) y olores también se reducen y puede haber menos ruido. involucrado. Esto conduce a un entorno de vida mejorado y reduce en gran medida el impacto negativo tanto en el medio ambiente como en las comunidades locales.

"La tecnología de fabricación de acero basada en hidrógeno está todavía en sus inicios"

Por lo tanto, está claro que tanto la CAC como el hidrógeno pueden desempeñar un papel en la ecologización del sector siderúrgico, que es difícil de reducir, y estimular el progreso en el camino hacia las emisiones netas cero. El hidrógeno incluso conlleva beneficios que van más allá de la reducción de las emisiones de carbono. La condición necesaria es que el hidrógeno necesario se produzca con pocas emisiones de carbono, con hidrógeno azul o "verdaderamente verde". Queda entonces una pregunta obvia: ¿por qué no ha sucedido todavía? La respuesta es bastante simple: la tecnología de fabricación de acero basada en hidrógeno está todavía en su infancia. El fabricante sueco de acero SSAB fue la primera empresa en producir acero a base de hidrógeno en 2018. Hoy en día, solo hay un puñado de pequeños proyectos piloto disponibles en todo el mundo. La producción de hidrógeno requiere mucha energía, incluso con tecnología madura, y el acero a base de hidrógeno Como resultado, es aproximadamente el doble de caro que el acero a base de carbón.

Coste indicativo del acero sin subvenciones y antes de impuestos en euros/kg para diferentes tecnologías de producción de acero

Investigación ING

Los costos se calculan desde una perspectiva europea y se basan en los siguientes supuestos. Los costes del hidrógeno se calculan en base a un precio del gas de 45 €/MWh, un precio de la energía de 110 €/MWh para la red de gas (benchmark), 99 €/MWh para la red de carbón (-10%) y 88/MWh para la red basada en energías renovables (-20%). Las diferencias en los precios de la energía se basan en los precios reales de la energía para los países mencionados entre 2015 y 2023. La eficiencia del electrolizador se establece en un 70% con un factor de capacidad del 95%. Esto produce precios del hidrógeno verde de aproximadamente 6,00 €/kg, 5,50 €/kg y 5,00 €/kg respectivamente. Hemos utilizado un precio de CO2 de 85 €/tonelada y asumimos que todo el CO2 está sujeto a impuestos (sin derechos gratuitos). Los precios del gas y del carbono dan como resultado unos costes del hidrógeno gris de 2,40 euros/kg y unos costes del hidrógeno azul de 2,55 euros/kg. El precio del carbón y del petróleo se fija en 100$/tonelada y 75$/barril con un tipo de cambio de 1$=0,93€ y los pellets de mineral de hierro cuestan 110€/tonelada. Tenga en cuenta que esto representa los precios spot y futuros (para 2023) en el mercado energético del noroeste de Europa a principios de junio de 2023. Hemos aplicado una tasa de captura de CAC del 85 % para el hidrógeno azul y del 80 % para la producción de acero a base de carbón en altos hornos. La tasa de descuento se fija en el 8% y la inflación de los gastos operativos (OPEX) en el 3%. Tenga en cuenta que no hemos explorado la fabricación de acero a base de gas, ya que generalmente se considera que el gas es únicamente un combustible de transición, no una fuente de energía importante en una economía neta cero. Ese papel se atribuye al hidrógeno totalmente verde (hidrógeno procedente de energía solar, eólica, hidroeléctrica o nuclear).

"El cambio del acero convencional al acero ecológico duplica el coste, pero apenas supone ninguna diferencia en el precio final de los productos con mucho acero"

El acero es un producto muy barato. Con la tecnología basada en el carbón, sólo cuesta unos 50 céntimos de euro el kilogramo, más barato que un kilogramo de patatas o un litro de leche. Otro hecho sorprendente sobre el acero es su papel marginal en el precio del producto final. Tomemos, por ejemplo, un automóvil y un molino de viento marino. Ambos contienen una gran cantidad de acero: alrededor de una tonelada de acero por automóvil y 1.000 toneladas por molino de viento. Cambiar del acero convencional al acero ecológico duplica el costo, pero apenas supone una diferencia en el precio final de los productos con mucho acero. Aumenta el precio de un coche sólo entre un 1% y un 2%, dependiendo del precio de venta. El capital necesario para la inversión en el molino de viento aumenta entre un 2% y un 6% dependiendo de la ubicación del parque eólico (aguas poco profundas o más profundas).

Impacto indicativo en los precios de un cambio del acero convencional a base de carbón al acero a base de hidrógeno, que se supone será dos veces más caro

Investigación ING

Para un coche típico, el aumento de precio del acero ecológico se traduce en sólo unos cientos de euros. Eso no parece gran cosa, dados los miles que los consumidores gastan marcando la lista de opciones en la sala de exposición. Si el 'acero ecológico' fuera una opción, costaría mucho menos que la opción de características adicionales como llantas de aleación. Un número cada vez mayor de consumidores indican su disposición a pagar más por productos ecológicos. El aumento del costo de un automóvil y un molino de viento marino está dentro de las estimaciones de la prima verde. Desde este punto de vista, el sector del acero es muy diferente a los sectores del transporte. El acero suele representar una parte menor del coste total del producto final. Los billetes de avión en la aviación o las tarifas de envío en el transporte marítimo son mucho más sensibles a los costes del combustible. Tomemos la aviación como ejemplo. Sustituir el combustible tradicional para aviones por un combustible sintético a base de hidrógeno aumentaría el coste de un billete de ida y vuelta de Amsterdam a Londres en aproximadamente un +150%, a Nueva York en un +400% y a Sydney en un +450%. Teniendo esto en cuenta , no es demasiado sorprendente ver a empresas como Volkswagen asociarse con grandes fabricantes de acero como Salzgitter AG para obtener acero ecológico. Volkswagen planea utilizar el acero con bajas emisiones de CO2 a partir de finales de 2025 en importantes proyectos futuros, como el modelo eléctrico Trinity1, que se producirá en Wolfsburg a partir de 2026.

Esta transformación de la industria del acero no es simplemente un ejercicio teórico y los mayores fabricantes de acero del mundo se están encaminando ahora hacia el logro de emisiones netas cero. Según Bloomberg New Energy Finance (BNEF), más de 615 millones de toneladas de acero o el 18% de la producción mundial se encuentran bajo un objetivo neto cero y la mayoría apunta a ser neutral en carbono para 2050. Los análisis de empresas realizados por BNEF muestran consenso en el corto plazo. Casi todos los fabricantes de acero coinciden en que la atención debería centrarse en aumentar las tasas de reciclaje y mejorar la eficiencia energética del proceso convencional basado en el carbón, al tiempo que se ponen a prueba tecnologías de descarbonización profunda como la CCS y el hidrógeno. Hay menos consenso mirando hacia el futuro, con opciones tecnológicas a largo plazo diferentes. entre empresas. Grandes empresas diversificadas como Baowu (China) y ArcelorMittal (Luxemburgo), las dos mayores empresas siderúrgicas del mundo, están probando las rutas de CAC y de hidrógeno. ThyssenKrupp (Alemania), Posco (Corea del Sur) y TataSteel IJmuiden (Países Bajos) planean convertir completamente sus flotas a la producción basada en hidrógeno. Están desarrollando nuevos equipos para incorporar mineral de hierro de menor calidad en la fabricación de acero a base de hidrógeno. SSAB (Suecia) está a la vanguardia de la fabricación de acero a base de hidrógeno, pero planea depender principalmente de formas más puras de hierro, como el acero reciclado. Nippon Steel y JFE (ambas de Japón) tienen como objetivo reducir las emisiones aplicando CAC a las explosiones a base de carbón existentes. hornos, pero recientemente también han comenzado a investigar el hidrógeno. Si bien US Steel está algo rezagada con respecto a sus pares, es probable que implemente programas piloto tanto para CAC como para hidrógeno gracias a un mayor apoyo político en EE.UU. tanto para el hidrógeno como para la CAC. Pero el cambio real podría no provenir de las grandes siderúrgicas que han miles de millones de dólares en activos siderúrgicos a base de carbón en sus balances. Como nota positiva, eso les proporciona el capital para desarrollar CAC e hidrógeno. En una nota más negativa, podría limitar el cambio real, ya que los activos actuales podrían quedar varados una vez que la tecnología del hidrógeno tome el control. El cambio disruptivo podría ser impulsado por nuevos participantes al estilo de Tesla. Vulcan Green Steel de Omán es una nueva empresa del sector que planea construir desde cero una planta siderúrgica basada en hidrógeno. Blastr está haciendo cosas similares en Noruega y Finlandia. GravitHy en Francia se centra en la producción de hierro verde. Van Merksteijn planea construir una planta siderúrgica ecológica para producir un producto de acero especializado (alambrón) en Eemshaven, Países Bajos. La fábrica de acero verde H2 en el norte de Suecia es actualmente el proyecto de acero verde más avanzado de Europa. Por último, Ucrania podría ser un país que impulse el cambio en el sector. Mientras persiste la guerra en curso, el enfoque financiero de los políticos y financistas se centra en cuestiones de financiación a corto plazo. Pero poco a poco, también están empezando a considerar esfuerzos de reconstrucción a largo plazo. El Banco Mundial estima que la reconstrucción de Ucrania costará más de 400 mil millones de dólares. Ucrania está buscando hasta 40 mil millones de dólares para financiar la primera parte de un Plan Marshall Verde para reconstruir su economía. La principal prioridad será la industria del hierro y el acero, con la visión de construir una industria siderúrgica ecológica de 50 millones de toneladas.

A medida que las empresas comiencen a impulsar el cambio, es probable que también cambien los modelos de negocio en la industria del acero. Actualmente, la mayoría de las plantas siderúrgicas se encargan de todo el proceso de fabricación del acero. El mineral de hierro se convierte en hierro y acero en casi todos los sitios de producción. El primer paso para convertir el mineral de hierro en hierro es, con diferencia, el que consume más energía y carbono, y representa alrededor del 80% de las emisiones en la fabricación de acero a base de carbón. En el futuro, este proceso podría trasladarse de regiones con altos costos de energía e hidrógeno hacia aquellas con costos más bajos. Es probable que Australia, Oriente Medio y Estados Unidos, por ejemplo, tengan una ventaja competitiva en la producción de hidrógeno. La producción de hierro puede concentrarse en estas regiones y luego enviarse a regiones de mayor costo, como Europa, como hierro briquetado en caliente (HBI). Alternativamente, se puede reubicar dentro de Europa en regiones con bajos precios de electricidad proveniente de fuentes verdes, como las partes del norte de Noruega y Suecia, que tienen un amplio espacio disponible y una gran oferta de energía hidroeléctrica que puede actuar como base para la producción de acero verde. En ese sentido, no es sorprendente que los planes más avanzados para una acería ecológica se encuentren en la ciudad de Boden en Suecia. HBI es una forma compacta de hierro de reducción directa (que convierte directamente el mineral de hierro en hierro con hidrógeno en lugar de carbón). . Las briquetas están hechas para ser enviadas a largas distancias y de tal manera que puedan fundirse y convertirse en acero fácilmente. Este segundo paso se puede realizar en hornos de arco eléctrico, que electrifican y ecologizan aún más el proceso de fabricación de acero, siempre que el horno funcione con fuentes de energía bajas en carbono, como paneles solares, turbinas eólicas, plantas hidroeléctricas o plantas de energía nuclear. es en su mayor parte un negocio integrado, la cadena de suministro podría evolucionar hacia centros de producción más globales de formas puras de hierro y sitios locales que se especialicen en el último paso de convertir el hierro en diferentes calidades de acero.

El sector del acero es ampliamente considerado como un sector conservador que se caracteriza por grandes empresas establecidas que dependen de tecnología basada en el carbón. Las barreras de entrada son altas y, por lo tanto, el cambio ha sido lento. La tecnología ahora brinda importantes oportunidades para hacer que la industria sea más ecológica, ya sea aplicando CAC a la tecnología actual basada en el carbón o rediseñando el proceso de convertir el mineral de hierro en hierro con hidrógeno en lugar de carbón. Esto puede parecer radical, pero en realidad es una forma de evolución más que de revolución. La tecnología del hierro de reducción directa ya se aplica en la fabricación de acero a base de gas. El hidrógeno verde y azul puede tomar el relevo una vez que estén disponibles en abundancia. La electrificación podría hacer más ecológicas ambas rutas reemplazando los hornos de oxígeno básicos por otros eléctricos.

"Creemos que tanto la CAC como el hidrógeno son necesarios para alcanzar el objetivo de una industria siderúrgica neta cero"

En principio, tener dos rutas disponibles suele desencadenar un intenso debate sobre cuál será la dominante. No creemos que sea tan blanco o negro y consideramos que ambas rutas son cruciales para alcanzar el objetivo de una industria siderúrgica neta cero. Los países desarrollados podrían preferir invertir más rápidamente en la ruta del hidrógeno, mientras que los países en desarrollo y con mucho carbón, como India y China, podrían optar por depender más de la tecnología CAC. El clima se beneficia de ambos y la discusión debería centrarse en la velocidad del cambio en lugar de una batalla entre tecnologías. Por último, estos debates no deberían distraernos de moderar la demanda de acero, ya que el clima se beneficia más del acero que no se produce. La economía básica deja claro que el acero verde es más caro, aunque afortunadamente, este margen parece tener un impacto. El impacto sobre el precio al consumidor de muchos productos fabricados con acero es relativamente pequeño. Desafortunadamente, esta diferencia de precios no es fácil de cerrar. Nuestros cálculos sugieren que, en igualdad de condiciones, el acero a base de hidrógeno iguala el precio del acero a base de carbón si:

Con el objetivo de aumentar el precio del carbono o del carbón, las autoridades pueden iniciar mecanismos de fijación de precios que capturen el impacto ambiental del acero a base de carbón y hagan que el acero verde sea más competitivo. Una reducción en el costo del hidrógeno verde podría ser una razón clave para que las autoridades apuntar a políticas de investigación y desarrollo (I+D) que reduzcan el costo de los electrolizadores producidos (nacionalmente). También puede alentar políticas que tengan como objetivo reducir el costo de su funcionamiento, por ejemplo, aumentando la proporción de energías renovables en la red eléctrica, lo que probablemente resultará en precios más bajos de la energía. Finalmente, los productores de acero pueden verse obligados a producir acero verde mediante regulación. y los usuarios de acero ecológico podrían estar dispuestos a pagar una prima. Si estas cosas se combinan, la industria del acero podría comenzar a pisar el acelerador más temprano que tarde.