Investigadores de la Universidad de Birmingham, en Reino Unido, han diseñado una novedosa adaptación para los actuales hornos siderúrgicos que podría reducir en casi un 90% las emisiones de dióxido de carbono (CO2) de la industria siderúrgica.

Esta reducción radical se consigue mediante un sistema de reciclado de carbono de «bucle cerrado», que podría sustituir el 90% del coque que se utiliza habitualmente en los actuales sistemas de altos hornos y hornos de oxígeno básico y produce oxígeno como subproducto.

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 (unos 1.450 millones de euros) 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 el cierre progresivo 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 readaptarse a las plantas existentes, lo que reduce el riesgo de activos bloqueados, y tanto la reducción de CO2 como el ahorro de costes se ven de inmediato.»

La mayor parte del acero mundial se produce mediante altos hornos que producen hierro a partir de mineral de hierro y hornos de oxígeno básico 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 1.200 a 1.350 ºC en una estufa caliente antes de soplarlo al horno, con el CO2 y el N2 (que también contiene NOx) emitidos al medio ambiente.

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 intervalo de temperaturas (700-800 ºC) que puede alimentarse con fuentes de energía renovables o generarse mediante intercambiadores de calor conectados a los altos hornos.

Bajo una alta concentración de CO2, la perovskita divide 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.

La siderurgia uno de los mayores emisores de CO2 de todos los sectores industriales, con un 9% de las emisiones mundiales. Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), debe lograr una reducción de emisiones del 90% de aquí a 2050 para limitar el calentamiento global a 1,5 °C.

La Universidad de Birmingham ya 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.