¿Cómo puede el hidrógeno verde descarbonizar la industria del acero?

En mayo de 1883 los habitantes de Nueva York inauguraron el puente de Brooklyn entre vítores y fuegos artificiales. Lo cierto es que el evento se había hecho esperar: la construcción se alargó durante 13 largos años, varios de los responsables del proyecto murieron o cayeron gravemente enfermos y finalmente fue la tenacidad de una mujer, Emily Warren Roebling, la que lo hizo posible. En el momento de su inauguración, el de Brooklyn era el puente colgante más largo del mundo.

Además, se convirtió en una construcción emblemática por su originalidad, su tamaño y el innovador uso del acero en su estructura. Casi un siglo y medio después, el acero sigue siendo un material fundamental en la construcción, la industria y muchos otros aspectos de nuestras vidas.

Por qué la industria del acero es clave en la descarbonización

“Descarbonizar el sector del acero es muy importante para hacer el mundo más sostenible. Encontramos acero en los electrodomésticos que tenemos en casa, en las estructuras de nuestras viviendas, en los coches y en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida”, explica Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno.

De acuerdo con la Asociación Mundial del Acero, seis millones de personas trabajan para este sector de forma directa. Si además tenemos en cuenta los empleos indirectos, las cifras señalan que la industria del acero sostiene la empleabilidad de casi 50 millones de personas en todo el mundo. El ritmo de producción de este sector tiene, a su vez, un importante impacto en el medioambiente. Se estima que, de media, se emiten 1,89 toneladas de dióxido de carbono (CO2) por cada tonelada de acero que se produce. En total, la industria del acero genera entre el 7% y el 9% de las emisiones directas del uso global de combustibles fósiles.

“Es un sector clave, pero también un sector que emite mucho CO2. Esta es la otra cara de la moneda: en Europa, por ejemplo, el CO2 asociado al acero supone entre un 20% y un 25% de las emisiones totales asociadas a la industria”, explica Brey.

Actualmente, el sector del acero trabaja en iniciativas para desarrollar tecnologías que reduzcan estas cifras. Ya se ha dado un paso importante –el consumo de energía necesario para producir cada tonelada de acero se ha reducido un 60% desde 1960– pero la urgencia climática hace que sea necesario ir más allá.

Qué es el hidrógeno verde y por qué puede descarbonizar el acero

El hidrógeno es un vector energético, es decir, una sustancia capaz de almacenar energía para que esta pueda ser liberada más adelante y de una forma controlada. Tal y como explican desde la Asociación Española del Hidrógeno, a partir de este elemento se puede obtener energía eléctrica o térmica con altos rendimientos y sin emitir gases de efecto invernadero, como el CO2. El único residuo que deja tras de sí es el agua.

Cuando el método de producción del hidrógeno conocido como electrólisis del agua (que consiste en separar las moléculas del agua en hidrógeno y oxígeno mediante energía eléctrica) se realiza a partir de fuentes de energía renovables, hablamos de hidrógeno verde o sostenible. Tiene la ventaja de que tampoco se emiten gases de efecto invernadero en su producción, por lo que el ciclo completo del hidrógeno es limpio.

Cómo se utiliza el hidrógeno verde en la producción de acero

El uso de este vector energético tiene dos aplicaciones principales en el sector del acero. La primera se relaciona con su capacidad de generar altas temperaturas. La producción de acero se lleva a cabo en altos hornos, que queman combustibles para alcanzar estas elevadas temperaturas. De acuerdo con la Asociación Mundial del Acero, hablamos de temperaturas operativas en el interior de los hornos que superan los 1.700 °C. Es decir, llegan a estar más calientes que la propia lava. “Si sustituimos los combustibles que se han utilizado tradicionalmente, como el carbón, por el hidrógeno verde, se alcanzarán estas altas temperaturas sin que se emita CO2”, comenta este experto.

En segundo lugar, está la posibilidad de utilizar el hidrógeno como reductor. “La producción de acero se lleva a cabo en una atmósfera reductora, que no tiene nada de oxígeno y cuenta con unas condiciones químicas especiales. Hasta hoy resultaba caro emplear el hidrógeno como reductor, y se utilizaban otras alternativas contaminantes, como el gas natural. Actualmente, la posibilidad de utilizarlo abre las puertas a reducir las emisiones de CO2”, indica Brey.

Ventajas del hidrógeno verde en la industria del acero

“Es importante encontrar sostenibilidad en todos los sentidos: a nivel ambiental, económico, político, tecnológico y empresarial”, señala Brey. “Hoy en día, esta industria tiene en cuenta tres pivotes: los costes de la materia prima y de la energía; la normativa medioambiental y el interés por ganar en sostenibilidad; y la competencia. Utilizando hidrógeno verde como vector energético, podríamos eliminar las emisiones de CO2 a la vez que reducimos los costes, en un contexto en el que el precio de los combustibles fósiles está subiendo”.

Esta ventaja económica también se traslada al nivel logístico: “Esto nos permite gestionar y almacenar la energía renovable. En un momento de superávit de energías renovables (por ejemplo, en verano), podemos guardarla en forma de hidrógeno para usarla cuando tengamos menos y crezca la demanda (normalmente, en otoño e invierno)”, explica el presidente de la Asociación Española del Hidrógeno. “En otras palabras: el hidrógeno permite hacer una gestión masiva y a largo plazo de las energías renovables”.

Retos del hidrógeno verde en el sector siderúrgico

Para conseguir que el hidrógeno verde se convierta en protagonista de la fabricación del acero, quedan dos retos principales: desplegar una infraestructura de producción y transporte y realizar un cambio dentro del propio sector. “Hay que llevar a cabo modificaciones en los altos hornos y en el resto de los procesos. Sabemos que técnicamente es posible y contamos con la tecnología para hacerlo. Lo que necesitamos es tiempo para implementarla”, explica el presidente de la Asociación Española del Hidrógeno.

Más allá de intentar adaptar los altos hornos tradicionales, el verdadero salto hacia las cero emisiones exige una reconversión tecnológica total hacia plantas de Reducción Directa del Hierro (DRI) acopladas a hornos de arco eléctrico. Esta es, hoy por hoy, la principal vía industrial viable para sustituir por completo el carbón y utilizar hidrógeno al 100 % como agente reductor.

Esta transformación del sector pasaría por la innovación y la digitalización. Como reconoce María Mendiluce, CEO de la coalición We Mean Business, organización sin ánimo de lucro que trabaja con las empresas más influyentes para reducir las emisiones contaminantes, “la digitalización es muy importante para un uso óptimo de los recursos".

Proyectos de hidrógeno verde en Europa+

Actualmente, la introducción del hidrógeno verde en la industria del acero ha pasado de ser una fase experimental a una realidad comercial. Lo que comenzó con apenas siete grandes proyectos pioneros distribuidos entre Francia, Suecia y Alemania, hoy se ha multiplicado en decenas de iniciativas por todo el continente. A su vez, la demanda no deja de crecer, impulsada por corporaciones que han convertido la reducción de su huella de carbono en un requisito de compra innegociable.

Entre los líderes de esta transición destacan grupos históricos como Liberty Steel Group, SSAB y ArcelorMittal, junto a nuevos gigantes tecnológicos como la sueca Stegra (conocida hasta su reciente cambio de marca como H2 Green Steel).

El catalizador de esta revolución lo ilustró hace unos años María Mendiluce al recordar el primer gran hito del sector: «Pongo un ejemplo, hay una empresa en Suecia que ha sido capaz de fabricar con hidrógeno la primera tonelada de acero con cero emisiones. El hecho de haberlo conseguido con ayuda del Gobierno, de la empresa productora y de la compañía Volvo, que es quien ha demandado este material, va a provocar que si antes el acero sin emisiones estaba previsto para el año 2040, ahora va a ser en 2033. Y esto se ha logrado con una disrupción en una planta, que luego se puede multiplicar de forma efectiva en todo el mundo». Hoy, aquel efecto multiplicador que vaticinaba Mendiluce es tan evidente que esas previsiones se han pulverizado, con las primeras macroplantas encendiendo sus hornos limpios a gran escala en esta misma década.

“Con proyectos como estos se va a demostrar que es viable e incluso rentable producir acero con orígenes renovables”, señala Brey, para añadir que en España se está trabajando para iniciar los primeros proyectos de este tipo, que a la larga permitirían el autoabastecimiento.

El futuro del acero verde

“Numerosas industrias y empresas están intentando reducir su huella de carbono, y van a exigir esta misma reducción a los fabricantes de acero. El precio va a ser clave, y entran en juego también, como ya indicamos, las normativas medioambientales y el compromiso, que hoy en día ya existe”, concluye Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno.