Investigadores de la Universidad de Birmingham (Reino Unido) han diseñado una novedosa adaptación para los actuales hornos siderúrgicos que podría reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) de la industria siderúrgica en casi un 90%. ****
Esta reducción radical se consigue mediante un sistema de reciclado de carbono de "circuito cerrado", que podría sustituir el 90% del coque utilizado habitualmente en los actuales sistemas de altos hornos de oxígeno y produce oxígeno como biproducto.
El sistema, ideado por el profesor Yulong Ding y la doctora Harriet Kildahl, de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Birmingham, se detalla en un artículo publicado en la revista Journal of Cleaner Production, según el cual, de aplicarse sólo en el Reino Unido, podría suponer un ahorro de costes de 1.280 millones de libras en 5 años y reducir las emisiones británicas totales en un 2,9%.
En palabras del profesor Ding: "Las propuestas actuales para descarbonizar el sector siderúrgico se basan en la eliminación progresiva de las plantas existentes y la introducción de hornos de arco eléctrico alimentados con electricidad renovable. Sin embargo, la construcción de una planta de horno de arco eléctrico puede costar más de mil millones de libras, lo que hace que este cambio sea económicamente inviable en el tiempo que queda para cumplir el Acuerdo Climático de París. El sistema que proponemos puede retroadaptarse a las plantas existentes, lo que reduce el riesgo de activos varados, y tanto la reducción de CO2, como el ahorro de costes, se ven de inmediato."
Captura de CO2
El novedoso sistema de reciclado captura el CO2 del gas superior y lo reduce a CO utilizando una red mineral cristalina conocida como material de "perovskita". Se eligió este material porque las reacciones tienen lugar en un rango de temperaturas (700-800oC) que puede alimentarse con fuentes de energía renovables y/o generarse mediante intercambiadores de calor conectados a los altos hornos.
La mayor parte del acero mundial se produce mediante 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 intensivo en carbono, ya que utiliza coque metalúrgico producido por la destilación destructiva del carbón en un horno de coque, que reacciona con el oxígeno del aire caliente para producir monóxido de carbono. Éste reacciona con el mineral de hierro en el horno para producir CO2. El gas superior del horno contiene principalmente nitrógeno, CO y CO2, que se quema para elevar la temperatura del chorro de aire hasta 1200 a 1350°C en una estufa caliente antes de soplarlo al horno, con el CO2 y el N2 (que también contiene NOx) emitidos al medio ambiente.
Bajo una alta concentración de CO2, la perovskita desdobla el CO2 en oxígeno, que es absorbido por la red, y CO, que se devuelve al alto horno. La perovskita puede regenerarse a su forma original en una reacción química que tiene lugar en un entorno con poco oxígeno. El oxígeno producido puede utilizarse en el horno de oxígeno básico para producir acero.
Hornos ya existentes
El nuevo sistema puede instalarse en hornos ya existentes, añadiendo una serie de separadores de gas e intercambiadores de calor adicionales necesarios para soportar el separador de perovskita.
La siderurgia es el mayor emisor de CO2 de todos los sectores industriales fundidos, con un 9% de las emisiones mundiales. Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), debe lograr una reducción del 90% de sus emisiones de aquí a 2050 para limitar el calentamiento global a 1,5 °C.
University of Birmingham Enterprise ha presentado una solicitud de patente sobre el sistema y su uso en la producción de metales y busca socios a largo plazo para participar en estudios piloto, suministrar esta tecnología a infraestructuras existentes o colaborar en nuevas investigaciones para desarrollar el sistema.
Omar Magana Cuevas
26/01/2023