La industria del acero tiene un problema de contaminación. El lodo rojo tóxico del aluminio quiere ser la solución

Fabricar acero es un proceso muy contaminante. Este material es extremadamente importante para nuestras necesidades actuales, pero al igual que ocurre con el hormigón, fabricarlo sale caro. No en un sentido económico, sino medioambiental. Se estima que la industria del acero genera casi un 10% de las emisiones de CO₂ a nivel mundial causadas por nuestra actividad, algo que se traduce de una forma más sencilla: por cada tonelada de acero que producimos, se emiten dos toneladas de CO₂ a la atmósfera.

El "acero verde" es una posible solución, y un reciente estudio apunta que se puede acabar con otro gran problema a la vez que producimos acero 'ecológico': con el del lodo rojo tóxico del aluminio.

Produciendo acero. La gran mayoría del acero que producimos actualmente se obtiene mediante la fórmula clásica. Esto implica que fundimos hierro, derivados del carbón y caliza en hornos en los que hay un alto contenido de carbono, posteriormente refinamos el resultado para reducir el contenido de carbono y, en esencia, ya lo tendríamos. El problema es que utilizamos muchísima energía en el proceso y se liberan residuos. Todo esto contribuye a que sea un proceso muy contaminante.

En 2022, la European Steel Association emitió un informe en el que se indicaba que la industria del acero mundial había producido un total de 1.880 millones de toneladas de acero, lo que supuso la emisión de unas 3.600 millones de toneladas de CO₂ a la atmósfera. Hay herramientas a nuestro alcance para reducir la producción de acero, como el reciclado del mismo, pero como tenemos que seguir produciendo, urge encontrar nuevas formas de hacerlo a la vez que emitimos menos CO₂.

El "acero verde". Ahí es donde entra en juego lo que se ha denominado como “acero verde”. El proceso es el mismo, ya que la estructura del acero no cambia, pero lo que sí es diferente es la fuente de energía que utilizamos para conseguir ese acero. Mientras la industria tradicional emplea combustibles fósiles, lo que se propone con el "acero verde" es utilizar hidrógeno verde como fuente energética.

Hidrógeno verde. Antes de continuar, hay que hacer un inciso para hablar del hidrógeno verde. El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo y está muy presente en la Tierra, pero el problema es que no se suele encontrar aislado, sino combinado con otros elementos. Para poder extraer el hidrógeno que está combinado con otros elementos (como con el oxígeno en forma de agua o con carbono para formar hidrocarburos), hay que realizar un proceso que consume energía.

Tradicionalmente, se han utilizado combustibles fósiles para ello (y sigue siendo la manera más extendida para conseguir hidrógeno), pero también podemos extraer el hidrógeno utilizando la energía de fuentes renovables en el proceso. A ese hidrógeno que se consigue utilizando energía solar, eólica o hidroeléctrica, por ejemplo, es al que llamamos "hidrógeno verde".

Lodo rojo tóxico. Dicho esto, podemos decir que el "acero verde" es el que conseguiríamos utilizando el hidrógeno verde como fuente de energía. Ahora bien, los científicos del Instituto Max Planck de Investigación del Hierro —un centro alemán—, han ido un paso más allá. ¿Y si, además de utilizar hidrógeno verde como fuente de energía, pudiésemos aprovechar el lodo rojo tóxico que se produce como residuo en la fabricación de aluminio?

La industria del aluminio produce unos 180 millones de toneladas de este lodo rojo al año. Es un residuo muy alcalino que contiene trazas de metales pesados, como puede ser el cromo. En varios países, estas trazas se llevan a grandes superficies al aire libre, donde se secan como si fuera un vertedero, y el gran problema —uno de ellos— es que el viento puede arrastrar partículas. Es extremadamente corrosivo y se ‘come’ el hormigón, algo que ya ha provocado algún que otro desastre natural.

2x1. Lo que proponen en Max Planck es utilizar esos residuos para fabricar acero. Matic Jovičevič-Klug es uno de los investigadores responsables del estudio y afirma que su proceso "podría resolver el problema de los residuos de la producción de aluminio y, al mismo tiempo, mejorar la huella de carbono de la industria siderúrgica". Lo que han demostrado es que este lodo rojo se puede utilizar como materia prima en la fabricación del acero gracias a que cuentan con u 60% de óxido de hierro.

Los científicos del Max Planck fundieron el lodo rojo en un horno de arco eléctrico y, a la vez, reducen el óxido de hierro contenido en él, dando como resultado a hierro. Como fuente de calor se utiliza un plasma que contiene un 10% de hidrógeno. Esta "reducción de plasma" tarda sólo unos diez minutos y los responsables apuntan que el hierro resultante es tan puro que se puede procesar directamente para obtener acero.

Aprovechando los desechos. Los óxidos metálicos que no se convierten en hierro han reducido su nivel de toxicidad, pero además se solidifican al enfriarse y se convierten en un material similar al vidrio que se puede utilizar como material también en la industria de la construcción. Es decir, con este método, lo que proponen es una solución a tres bandas: se consume lodo rojo tóxico, sus deshechos se pueden aprovechar y, en lugar de utilizar combustible fósil como alimento en los hornos, se utiliza hidrógeno verde.

Ahorrando CO₂. Con este proceso, los investigadores afirman que se pueden ahorrar grandes cantidades de carbono. Isnaldi Souza Filho es uno de los miembros del grupo y afirma que "si se utilizara hidrógeno verde para producir hierro a partir de los 4.000 millones de toneladas de lodo rojo que se han generado hasta la fecha en la producción mundial del aluminio, la industria del acero podría ahorrar casi 1.500 millones de toneladas de CO₂". Esto supone casi la mitad de las toneladas de CO₂ que emitimos en 2022.

Y dinero. Estos hornos de arco no son nuevos, ya que se emplean en la industria para fundir la chatarra y, además, los investigadores afirman que saldría rentable a la industria del acero. "Con hidrógeno y una combinación de electricidad para el horno, el proceso merece la pena si el lodo rojo contiene un 50% o más de óxido de hierro. Si se tienen en cuenta los costes de eliminación del lodo rojo, sólo con un 35% de óxido de hierro extraído en el proceso ya sería rentable", afirman desde el estudio, apuntando que “son estimaciones conservadoras”.

El reto del hidrógeno verde. El director del Instituto Max Planck afirma que "ahora le toca a la industria decidir si utilizará la reducción de lodo rojo mediante plasma para obtener hierro", pero puede que la cosa no sea tan sencilla si tenemos en cuenta que la industria energética aún debe dar pasos adelante para que el hidrógeno verde sea una fuente energética potente.

La Asociación Europea del Acero ya apuntó hace unos años que, si se quiere descarbonizar la industria, debemos producir muchísimas más toneladas de hidrógeno verde. Afirmaron que se necesitarían 5,5 millones de toneladas de hidrógeno para que la producción de acero en la Unión Europea fuera "verde", pero actualmente la producción de hidrógeno es de poco más de 100 millones de toneladas, contando hidrógeno verde… y de otros colores.

Por tanto, el cuello de botella no está en saber cómo fabricar "acero verde", sino en contar con más hidrógeno verde para que todo esto tenga sentido.

Imágenes | Nature, Gobierno de Hungría, Alfred T. Palmer, Ra Boe

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