La demanda global de acero está creciendo. Hay una gran acumulación de proyectos de infraestructura, especialmente en países en desarrollo. Al mismo tiempo, la producción de acero es responsable de casi el 10% de las emisiones globales de CO2. La UE ha reconocido este problema y ha establecido un objetivo en el Green Deal para reducir emisiones en todos los sectores para ser carbono neutral para 2050. Esto también requerirá ajustes en la industria del acero: el acero verde es la meta.
¿Qué es el acero verde?
El acero verde se refiere a una ruta de producción que produce significativamente menos CO2 que la producción convencional de acero. Actualmente, la producción de una tonelada de acero libera alrededor de diez toneladas de CO2. El objetivo de la producción de acero verde es reducir las emisiones a solo una tonelada de CO2 por tonelada de acero. La producción de acero completamente libre de CO2 aún no es posible. No obstante, la evaluación del ciclo de vida (LCA) de la industria del acero puede mejorar significativamente mediante medidas específicas.
¿Qué medidas se están tomando para reducir el CO2?
Se están tomando varias medidas para reducir las emisiones de CO2 de la producción de acero. Una medida importante es reciclar la chatarra de acero para reducir la necesidad de mineral de hierro. Esto no solo conserva los recursos, sino que también reduce significativamente el consumo de energía. Un segundo paso importante es el aumento del uso de hornos de arco eléctrico (EAF), que son una alternativa más ecológica a la ruta tradicional del alto horno (BF). El uso de energías renovables como la eólica, solar e hidroeléctrica también juega un papel clave.
Reciclaje de chatarra
Una gran proporción de todos los tipos de chatarra de acero puede ser refundida y reciclada en nuevo acero. Esto ofrece un potencial enorme para avanzar hacia una economía circular al conservar recursos y reducir emisiones. Sin embargo, la calidad de la chatarra de acero puede variar y a menudo es inferior al acero hecho directamente de mineral de hierro. Además, el volumen de chatarra de acero reciclable no será suficiente para satisfacer la demanda siempre creciente de acero. Por lo tanto, será necesario continuar utilizando mineral de hierro como materia prima en el futuro.
Uso de hornos de arco eléctrico (EAF)
Los hornos de arco eléctrico (EAF) se han utilizado en la producción de acero durante décadas, pero han jugado un papel menor hasta ahora. En el futuro, desempeñarán un papel importante, reemplazando gradualmente la ruta de producción tradicional del alto horno. Para que este cambio sea posible, sin embargo, los EAF necesitan volverse más grandes y más potentes, lo que plantea una serie de desafíos técnicos. El objetivo es aumentar la eficiencia de los hornos de arco eléctrico para que puedan competir con la capacidad de producción de los altos hornos convencionales. Esto requiere innovación en la tecnología de hornos para alcanzar temperaturas más altas y procesos más rápidos. Además, la integración de energías renovables en la operación de los EAF es un paso clave hacia la reducción del uso de carbón y, por tanto, de las emisiones de CO2. Otro aspecto es la calidad del acero producido: aunque los EAF son excelentes para reciclar chatarra, es importante asegurar que el acero producido cumpla con los mismos estándares de calidad que el acero de los altos hornos tradicionales.
Retos y soluciones para los EAF
Los EAF más grandes y los cambios en la composición de las materias primas presentan nuevos desafíos para la industria del acero. Las consecuencias de pesos de hornos mayores, niveles de carga fluctuantes y a veces una calidad de materia prima inferior deben ser gestionadas.
- Aumento del peso del horno
- Niveles líquidos fluctuantes
- Baja calidad del producto
- Tecnología mejorada: escalas precisas de EAF y monitoreo de condiciones
- Uso de materias primas más ecológicas basadas en mineral de hierro
Para maximizar la eficiencia de los EAF, es importante utilizarlos a su máxima capacidad. El sobrellenado de los hornos puede llevar a la fatiga del material y daños, lo que acorta la vida útil del equipo y resulta en reparaciones costosas. Con hornos más grandes, es más difícil medir con precisión el material que se procesa, aumentando el riesgo de sobrellenado o subllenado. Por lo tanto, los mecanismos precisos de medición y control son esenciales para asegurar una utilización óptima del horno y minimizar la fatiga del material.
Los EAF requieren un cárter de acero crudo líquido para operar de manera que no se rompa material durante la carga y el proceso de fusión se mantenga estable. Sin embargo, el cárter no debe ser demasiado grande o se perderá un volumen útil valioso en el horno. Por lo tanto, es esencial un control cuidadoso y monitoreo de los niveles del cárter para asegurar la utilización óptima del horno y maximizar la eficiencia de la nueva producción de acero verde.
Comparado con el acero producido directamente de mineral de hierro, la chatarra electrónica tiene una pureza metálica inferior. Además, la pureza metálica varía considerablemente ya que la chatarra proviene de diferentes fuentes y puede contener diferentes impurezas. La calidad fluctuante de la materia prima puede tener un impacto negativo en las calidades del producto final, enfatizando la necesidad de controles estrictos y procesos de refinamiento en la producción. Asegurar una calidad de producto consistente sigue siendo un desafío clave al usar EAF para satisfacer los requisitos del mercado y la industria.
Los EAF modernos están completamente soportados por celdas de carga que permiten un monitoreo continuo del peso del horno. Estas escalas precisas del horno son esenciales para controlar y optimizar el proceso de producción. Al determinar continuamente el peso del horno, se puede optimizar el volumen útil del horno y evitar el desbordamiento, aumentando tanto la seguridad como la eficiencia de la producción. El control preciso del peso también permite un uso eficiente de la energía, ya que se pueden hacer ajustes en tiempo real. Después de cada período de colada, que dura cuatro semanas, se dispone de datos actualizados sobre el estado de pesaje del horno. Esta información es vital para el mantenimiento y la planificación de futuros ciclos de producción. A medida que aumenta el tamaño del horno y el rendimiento, este monitoreo de condición se vuelve más exigente e importante. Por lo tanto, el monitoreo y análisis preciso de las condiciones del horno es esencial para asegurar el rendimiento y la fiabilidad a largo plazo de los sistemas.
El uso de hierro de reducción directa (DRI) y hierro briqueteado en caliente (HBI) es un complemento importante al uso de chatarra en la producción de acero. El mineral de hierro refinado como el DRI y el HBI tiene una calidad más consistente que la chatarra, cuya composición puede variar ampliamente. Los insumos basados en mineral de hierro permiten un control y refinamiento más precisos del proceso de producción, resultando en una mayor calidad del producto. Aunque el uso de DRI y HBI todavía requiere la extracción de materias primas, su uso mejora significativamente la huella de carbono de la producción de acero. Esto se debe a que las instalaciones de reducción directa, que actualmente funcionan con gas natural, están siendo convertidas a hidrógeno. Esta conversión reducirá aún más las emisiones de carbono y contribuirá a una huella de carbono más baja. Además, el uso de energía eléctrica se está haciendo más eficiente a través del monitoreo de condiciones. El monitoreo preciso de las condiciones del horno permite optimizar el consumo de energía, resultando en una operación prácticamente neutra en CO2 de los EAF. Estas mejoras no solo hacen la producción de acero más verde, sino también más sostenible, ya que todo el proceso está diseñado para menores emisiones.
Conclusión: La demanda de acero verde sigue aumentando
El futuro de la fabricación de acero inevitablemente llevará a un mayor uso de EAF, aunque todavía hay algunos desafíos por superar. Desde un punto de vista económico, se está volviendo cada vez más atractivo para los fabricantes de acero cambiar a estos procesos. Esto se debe a medidas políticas como subsidios, pero también a la creciente demanda de clientes por productos más ecológicos. Las grandes acerías ya están comenzando a convertir gradualmente sus plantas de acero para cumplir con los nuevos estándares y aprovechar los beneficios económicos de la producción sostenible. Los estados miembros de la Unión Europea están liderando el camino en la promoción de esta transformación. Están creando incentivos para que los productores de acero modernicen sus rutas de producción.
Técnicamente hablando, el mayor uso de EAF en la producción de acero es una evolución, no una revolución. Sin embargo, todavía existe un considerable potencial de desarrollo para hacer la nueva generación de hornos aún mejor y más ecológica, en particular reduciendo aún más el uso de carbón y aumentando la eficiencia energética. Qlar tiene una gran experiencia con estas tecnologías. Los sistemas probados y fiables se desarrollan continuamente para cumplir con los requisitos de proceso aumentados y la creciente demanda de acero verde.
