Eficiencia energética en la producción del acero

La producción de acero es una de las industrias más importantes, pero también emite importantes cantidades de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera. Por eso, es necesario empezar tomar medidas para reducir su impacto ambiental.
En este sentido, la eficiencia energética emerge como una herramienta clave para abordar estos desafíos y obtener metales más verdes.

El primer paso: la descarbonización de la industria

La descarbonización de la industria siderúrgica es crucial para reducir su impacto ambiental. Actualmente, la producción de una tonelada de acero libera 1,85 toneladas de CO2, principalmente debido al uso de combustibles fósiles como el carbón.
No obstante, existen alternativas prometedoras, como los hornos de arco eléctrico y los procesos basados en hidrógeno, que podrían transformar la manera en que se produce el acero.

La descarbonización de la industria siderúrgica es crucial para reducir su impacto ambiental. Clic para tuitear

Los hornos de arco eléctrico se presentan como una alternativa viable a los hornos de oxígeno básicos en el proceso de producción de acero. Al ser alimentados por electricidad, ofrecen el potencial de eliminar el uso de combustibles fósiles, facilitando así la transición hacia fuentes renovables de energía.

Además, se están desarrollando nuevos procesos que emplean hidrógeno en lugar de carbón y coque como reductores en la fabricación, lo que podría llevar a una descarbonización total del proceso de producción de hierro.

Es importante tener en cuenta que tanto los hornos de arco eléctrico como la producción de hidrógeno requieren una gran cantidad de energía. Por ejemplo, en 2019, se produjeron en la UE 157 millones de toneladas de acero. Se estima que el 60% de esta cantidad (94 millones de toneladas) podría producirse utilizando métodos de hidrógeno. Dado que se necesitan aproximadamente de 50 a 55 kilovatios hora (kWh) para producir 1 kg de hidrógeno, se ha calculado que para producir 94 millones de toneladas de acero con H2 se necesitarían 296 TW/h de electricidad. Esto equivaldría al 10% del consumo total de electricidad de la UE. Por lo tanto, es fundamental minimizar las pérdidas y maximizar la eficiencia en todas las etapas del proceso de producción de hierro y acero.

Segundo paso: el reciclaje

El reciclaje desempeña un papel crucial en la reducción del consumo energético y las emisiones de CO2 en la producción de acero. La industria del acero emplea un gran porcentaje de materias primas recicladas, y la mayoría de la producción de acero utiliza chatarra de acero reciclada.

Toda la chatarra de acero recolectada en todo el mundo se recicla, con una tasa de reciclaje de aproximadamente el 85%. En plantas que utilizan hornos de arco eléctrico, hasta el 100% de las materias primas pueden proceder de fuentes recicladas, mientras que en los altos hornos, el uso es de hasta el 30%.

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En comparación con la producción de acero a partir de mineral de hierro, producirlo con acero reciclado implica importantes ahorros de energía, ya que se evitan todos los pasos necesarios para convertir el mineral en hierro, como el proceso de los altos hornos. Como resultado, la producción de acero a partir de material reciclado genera también muchas menos emisiones de CO2 que si se produce a partir de mineral de hierro.

Se calcula que cada tonelada de chatarra de acero reciclada empleada para producir acero evita la emisión de 1,5 toneladas de CO2. Sin embargo, dado que la industria ya tiene una tasa de reciclaje relativamente alta, será difícil seguir reduciendo las emisiones y el uso de energía únicamente a través del reciclaje.

Es necesario explorar otras estrategias y tecnologías para continuar avanzando hacia una mayor sostenibilidad ambiental en la industria del acero.

Tercer paso: mejora de la eficiencia energética en procesos y aplicaciones

La eficiencia energética también puede mejorarse en los procesos y aplicaciones utilizados en la producción de acero. Los calentadores por combustión, como los altos hornos y otros tipos de hornos, consumen la mayoría de la energía utilizada en el proceso de producción de hierro y acero, representando aproximadamente el 81% del consumo total de energía. Sin embargo, también pueden ocurrir pérdidas importantes de energía en una planta siderúrgica, llegando hasta el 23% de la energía que ingresa a la planta debido a ineficiencias en el equipo y la distribución.

Esto sugiere que hay excelentes oportunidades para reducir el consumo de energía en los sistemas de motores en toda la industria siderúrgica. La implementación de mejoras en la eficiencia de los sistemas es generalmente sencilla y rápida, y los períodos de amortización suelen ser interesantes.

Los sistemas de motores se utilizan en diversas aplicaciones en todo el proceso de producción de hierro y acero, incluyendo molinos de laminado en frío y caliente, soplantes, ventiladores, bombas, compresores, mesas de rodillos, transportadoras y otros sistemas de transporte interno de materiales, como grúas suspendidas. En estas aplicaciones, las pérdidas a menudo pueden consumir más energía que el trabajo realizado por el motor.

Al buscar maneras de mejorar la eficiencia energética de un sistema de motores, es importante considerar la eficiencia del sistema en general, los costes del ciclo de vida y la antigüedad y clase de eficiencia del motor.

Invertir en motores más modernos y eficientes probablemente sea una manera eficaz de reducir pérdidas, consumo de energía y costes durante toda la vida útil del motor. La eficiencia de los motores se clasifica internacionalmente desde IE1 hasta IE5, siendo IE5 la más eficiente. Cada clase de eficiencia se traduce en un 20% menos de pérdidas en comparación con la clase anterior.

Es esencial tener en cuenta que cualquier actualización debe considerar la eficiencia del sistema de motores en su conjunto: las mejoras en la eficiencia del motor pueden ser desaprovechadas si el resto del sistema no es eficiente.

Además, los sistemas de motores pueden perder eficiencia debido a varios factores, como un mantenimiento deficiente del equipo y equipos sobredimensionados. Corregir estas deficiencias puede conducir a importantes ahorros de energía, lo que contribuye a una producción de acero más sostenible desde el punto de vista energético y ambiental.

En resumen, mejorar la eficiencia energética en la producción del acero es fundamental para reducir las emisiones de CO2 y avanzar hacia un futuro sostenible. La descarbonización de los procesos de producción, el fomento del reciclaje y la implementación de prácticas más eficientes en los procesos y aplicaciones son pasos clave en este viaje hacia la sostenibilidad ambiental.
Al aprovechar estas oportunidades, la industria del acero puede no solo reducir su impacto ambiental, sino también contribuir activamente a la lucha contra el cambio climático y alcanzar los objetivos energéticos globales.