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IJmuiden y por qué sigue siendo necesaria una cartera de soluciones para la industria siderúrgica europea

4 de octubre de 2021 Área de trabajo: Captura de carbono, combustibles de carbono cero

El mes pasado, el desarrollo de la captura y el almacenamiento de carbono para el sector siderúrgico se topó con un obstáculo al anunciar Tata Steel que abandonaba sus planes de implantar la tecnología en su planta de IJmuiden (Países Bajos).

En el marco del "proyecto Everest", ahora archivado, Tata había previsto empezar a capturar 3 millones de toneladas al año de dióxido de carbono de IJmuiden para 2027, que se almacenarían permanentemente en depósitos de gas agotados frente a la costa holandesa. En su lugar, la empresa ha optado por sustituir uno de los dos altos hornos de la planta por una tecnología alternativa de bajas emisiones de carbono basada en el hidrógeno limpio. Se prevé que esta medida elimine los aproximadamente 5 millones de toneladas anuales de dióxido de carbono asociados a esta parte de la planta. Con ello, Tata Steel IJmuiden pretende alcanzar su objetivo de descarbonización del 40% para 2030, con vistas a lograr la neutralidad en carbono en 2050. Como mayor emisor de dióxido de carbono del país, el futuro de la planta es muy importante para los objetivos climáticos de los Países Bajos.

Pero, ¿qué significa esto para la descarbonización de la producción mundial de acero, que representa más del 5% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono?

La decisión de Tata pone de manifiesto las dos vías tecnológicas de baja emisión de carbono de que dispone el sector siderúrgico, ambas perseguidas activamente en la planta de IJmuiden hasta ahora. En la actualidad, el hierro puede producirse a partir del mineral de hierro por dos vías: en un alto horno alimentado principalmente por carbón, o mediante el proceso de hierro reducido directamente (DRI), que generalmente utiliza gas natural o hidrógeno. Una vez producido el hierro bruto, se convierte en acero. Mientras que el hierro de los altos hornos suele convertirse en acero en un horno básico de oxígeno (como en IJmuiden), el hierro de reducción directa suele combinarse con un horno de arco eléctrico (EAF), que también se utilizan ampliamente para producir acero nuevo a partir de chatarra. La tecnología DRI-EAF ofrece, por tanto, un camino claro hacia el acero con bajas emisiones de carbono, ya que el proceso DRI funciona con hidrógeno producido de forma limpia y la electricidad para el horno de arco eléctrico procede de energía limpia.

La clave de este planteamiento es la disponibilidad de hidrógeno bajo en carbono, que puede obtenerse capturando y almacenando el dióxido de carbono emitido durante su producción convencional a partir del gas natural, o utilizando electricidad limpia y baja en carbono para alimentar la electrólisis del agua. Es importante destacar que la ruta del gas natural también debe eliminar las emisiones de metano, otro potente gas de efecto invernadero. La posibilidad de un proceso basado totalmente en energías renovables ha obtenido el apoyo de muchos responsables políticos y grupos ecologistas de la UE, y es también la visión del productor de acero sueco SSAB. A principios de este año, SSAB probó con éxito la producción de acero a pequeña escala utilizando hidrógeno a partir de la electrólisis, y tiene planes para ampliar el proceso.

A pesar del atractivo de la solución del DRI alimentado con hidrógeno, para que la producción mundial de hierro y acero se descarbonice lo más rápidamente posible es probable que la captura y el almacenamiento de carbono desempeñen un papel importante. Esta tecnología puede utilizarse para capturar el dióxido de carbono emitido por los altos hornos y otras fuentes de dióxido de carbono asociadas a las plantas siderúrgicas, incluidas las plantas DRI convencionales basadas en el gas natural. Si bien la captura parcial de dióxido de carbono de un proceso de DRI ha funcionado con éxito en la planta siderúrgica de Al Reyadah en Abu Dhabi desde 2016, la tecnología aún no se ha demostrado a gran escala en las emisiones de los altos hornos.

En la reciente hoja de ruta de la AIE para alcanzar el objetivo de cero emisiones en todo el mundo en 2050, la vía de la captura de carbono representa en última instancia más de la mitad de la producción total de acero, capturando 670 millones de toneladas de dióxido de carbono al año(AIE, 2021). Esta importante contribución pone de manifiesto el enorme reto que supone la descarbonización del sector en un plazo tan breve. Más del 70% de la producción mundial de acero procede de altos hornos y, aunque gran parte de este predominio se debe a China, también representan el 60% de la producción de la UE. Cerrar toda esta capacidad y sustituirla por hidrógeno-DRI en los próximos 30 años sería una empresa enorme, sobre todo si se tiene en cuenta la enorme demanda de hidrógeno limpio y electricidad renovable que habrá en todos los sectores en un mundo neto cero.

A modo de ejemplo, se calcula que para sustituir toda la producción de acero de IJmuiden (unos 7 millones de toneladas al año) por electricidad renovable se necesitarían 6 GW de energía eólica solo para la producción de hidrógeno, lo que equivale prácticamente a la capacidad eólica instalada en los Países Bajos. Y aunque se espera que los costes de los electrolizadores se reduzcan con el tiempo, se calcula que la captura y el almacenamiento de carbono permiten obtener una tonelada de acero con bajo contenido de carbono a un coste significativamente inferior al de la vía de la electrólisis(AIE, 2020).

Aunque Tata no ha declarado explícitamente de dónde procederá todo el hidrógeno de la nueva planta, la empresa tiene planes para instalar una planta de electrólisis de 100 MW, mayor que las mayores unidades que funcionan actualmente. Sin embargo, esta planta produciría menos de una décima parte del hidrógeno necesario para igualar la producción del alto horno sustituido. Otros planes para desarrollar hasta 100.000 toneladas al año de producción de hidrógeno bajo en carbono utilizando el enfoque alternativo, basado en la captura de carbono, parecen ahora poco probables. Una tercera opción podría ser la importación de hidrógeno bajo en carbono de regiones con abundancia de energía renovable, como Islandia, pero las cantidades necesarias siguen siendo desalentadoras. Teniendo en cuenta estos retos y el tamaño típico de las instalaciones de DRI-EAF, la reconversión en IJmuiden puede ir asociada a una reducción de la producción de acero.

La consideración de si aplicar la captura de carbono a IJmuiden o utilizar hidrógeno derivado de energías renovables no puede ignorar las compensaciones asociadas al retraso y a otras posibles demandas de energía renovable e hidrógeno, como la descarbonización de la red eléctrica de los Países Bajos y el abastecimiento de combustible para el transporte pesado y la navegación. Además, la población local está preocupada desde hace mucho tiempo por la mala calidad del aire y otros efectos ambientales asociados a la planta, que deben abordarse cuidadosamente, independientemente del futuro del emplazamiento. No hay respuestas sencillas, pero el calendario, el coste y la seguridad de la planificación deben entrar en la evaluación.

A pesar de la decisión de Tata Steel en la planta de IJmuiden, la empresa considera claramente que la captura y el almacenamiento de carbono son una solución climática importante, ya que recientemente ha puesto en marcha una pequeña instalación de prueba de captura de carbono en uno de los altos hornos de la empresa en la India, que alberga la mayor parte de la producción de Tata. En el Reino Unido, la planta siderúrgica de Port Talbot sigue formando parte del clúster industrial de Gales del Sur, cuyos planes de descarbonización se apoyan en gran medida en la captura de carbono. Incluso en IJmuiden, las declaraciones de los ingenieros de T ata sugieren que la empresa no ha abandonado por completo esta vía; los planes actuales dejan las emisiones del segundo alto horno de IJmuiden completamente sin controlar después de 2030, lo que deja una pregunta sin respuesta que la captura de carbono puede tener que resolver todavía.

Estos esfuerzos por reducir las emisiones de dióxido de carbono se producen en un contexto de dificultades económicas para las plantas siderúrgicas de Europa, que luchan por competir con las importaciones de menor coste, y tanto las plantas galesas como las holandesas se enfrentan a un futuro incierto. Tata, que en un principio amenazó con vender Port Talbot, en dificultades, estuvo a punto de vender IJmuiden a SSAB a principios de este año, pero la operación se frustró. Por lo tanto, la presencia de la planta en el "escaparate" puede tener alguna relación con la estrategia que Tata ha planteado para su descarbonización. Garantizar que estas industrias navegan con éxito y sobreviven a la transición de la UE hacia la neutralidad es de suma importancia no sólo para el clima, sino para sus miles de empleados y las economías locales. Permitir que esta producción sea sustituida por importaciones intensivas en carbono procedentes de regiones con objetivos climáticos menos exigentes sería un fracaso en ambos frentes.

Para que la sociedad pueda hacer frente a las emisiones de la industria siderúrgica en las próximas tres décadas, es esencial desarrollar tanto la captura y el almacenamiento de carbono como los enfoques basados en el hidrógeno para su uso a gran escala. Apostar por una sola de estas soluciones incipientes para el sector siderúrgico presenta un riesgo climático: el riesgo de una transición más lenta si la asimilación de la tecnología es inadecuada o los recursos de las energías renovables se agotan. Las industrias emisoras de Europa dependerán en última instancia de una serie de tecnologías limpias, pero dado que más de la mitad del acero mundial se fabrica en China -en su mayoría en una flota de altos hornos relativamente nuevos y basados en el carbón- el desarrollo de la captura de carbono para estas fuentes podría resultar fundamental para el clima. Y aunque muchas de las tecnologías existentes deberían ser directamente aplicables a la captura de las emisiones de los altos hornos, cada vez es más urgente demostrar adecuadamente esta aplicación a gran escala si se quiere que la tecnología esté lista para contribuir a los objetivos climáticos urgentes a corto plazo. Como proyecto líder en un país con un buen marco político existente para apoyar el despliegue de la captura de carbono en la industria, la pérdida del Proyecto Everest representa, por tanto, un importante revés y una oportunidad perdida de liderazgo tecnológico.

Una política climática con visión de futuro puede y debe ayudar a fomentar y alentar una sólida cartera de soluciones para la industria siderúrgica europea y más allá.

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