Empresa australiana Element Zero escala tecnología para producir hasta 10 toneladas diarias de hierro verde con electricidad renovable.
- ⚡ Electricidad renovable directamente sobre el mineral.
- 🏭 De 10 kg diarios a 1 tonelada al día en la primera ampliación.
- 📈 Objetivo posterior de 10 toneladas diarias.
- 💰 Proyecto de 53,6 millones de dólares australianos.
- 🇦🇺 Hasta 26 millones de dólares australianos de apoyo público.
- 🔥 Temperaturas muy inferiores a las de la siderurgia convencional.
- 🪨 Capacidad potencial para trabajar con minerales australianos de distintas calidades.
- 🧪 Tecnología todavía en fase de demostración y escalado.
Australia financia una tecnología que convierte mineral de hierro en hierro de alta pureza usando electricidad renovable y sin carbón
¿Por qué importa?
La producción de hierro es uno de los grandes problemas pendientes de la transición energética. El carbón no se utiliza únicamente para aportar calor: también participa químicamente en la transformación del mineral de hierro en hierro metálico.
Element Zero plantea una ruta bastante distinta. Su tecnología utiliza electricidad renovable y un proceso electroquímico para extraer el hierro directamente del mineral, evitando emplear carbón como agente reductor.
La propuesta resulta especialmente interesante para Australia. El país dispone de enormes reservas de mineral de hierro y recursos solares y eólicos excepcionales, pero buena parte del valor añadido se genera después de que el mineral abandona sus puertos. Fabricar hierro verde cerca de las minas permitiría exportar un producto mucho más elaborado y, potencialmente, con una huella climática muy inferior.
Ahora esa idea afrontará una prueba bastante más seria.
De 10 kg diarios a una instalación 100 veces mayor
La empresa australiana Element Zero ha conseguido hasta 26 millones de dólares australianos del Gobierno de Australia para ampliar su tecnología de producción electroquímica de hierro.
La financiación procede del Future Made in Australia Innovation Fund, administrado por la Australian Renewable Energy Agency (ARENA), y respaldará un proyecto valorado en aproximadamente 53,6 millones de dólares australianos.
Element Zero ya dispone en Perth de una instalación continua capaz de producir alrededor de 10 kg diarios de hierro de alta pureza utilizando electricidad renovable.
La siguiente escala cambia bastante las cosas.
La primera fase del proyecto contempla una planta piloto capaz de alcanzar aproximadamente 1 tonelada diaria. Si supera la evaluación técnica prevista, una segunda etapa elevaría la capacidad hasta 10 toneladas al día.
Es decir, el programa pretende llevar una tecnología que actualmente trabaja con kilogramos hasta una capacidad unas 1.000 veces superior.
No fabricar hidrógeno cambia bastante la ecuación
Gran parte de los proyectos actuales de hierro verde sigue una ruta basada en la reducción directa con hidrógeno, conocida como H₂-DRI.
El principio consiste en reemplazar el carbono empleado para retirar el oxígeno del mineral por hidrógeno. Es una vía técnicamente prometedora y ya existen instalaciones piloto y proyectos industriales que trabajan con ella.
Element Zero intenta saltarse esa etapa.
Su sistema emplea un electrolito y electricidad para realizar directamente la reducción electroquímica del mineral de hierro. El mineral se introduce en un medio no acuoso y, mediante electricidad, los compuestos de hierro terminan transformándose en hierro metálico.
Esto evita tener que producir previamente hidrógeno verde mediante electrólisis, almacenarlo, comprimirlo o transportarlo hasta la instalación siderúrgica.
Sobre el papel, menos conversiones energéticas significan también menos equipos y menos oportunidades para perder energía por el camino.
Una especie de electrólisis aplicada al mineral de hierro
El concepto puede entenderse sin entrar demasiado en química.
Primero, el mineral entra en contacto con un electrolito especialmente desarrollado por la compañía. Parte del mineral se disuelve y el hierro puede separarse electroquímicamente.
Cuando circula electricidad por el sistema, los iones de hierro se desplazan y reciben electrones hasta convertirse nuevamente en hierro metálico.
La empresa afirma que el proceso puede obtener hierro de aproximadamente un 98 % de pureza.
Además, sostiene que puede trabajar con minerales que contienen aproximadamente entre un 30 % y un 72 % de hierro.
Esta última característica podría terminar siendo incluso más importante que la eliminación del carbón.
El problema escondido en buena parte del mineral australiano
No todos los minerales de hierro son iguales.
Algunas de las tecnologías de reducción directa funcionan mejor con materias primas de elevada concentración de hierro. Eso puede exigir etapas adicionales de trituración, concentración y peletización antes de introducir el material en el reactor.
Australia exporta enormes cantidades de hematita del Pilbara, parte de ella con características que complican su utilización directa en determinadas rutas de hierro verde basadas en hidrógeno.
Una tecnología capaz de trabajar económicamente con minerales de distintas leyes tendría una ventaja considerable.
En vez de adaptar las minas al proceso siderúrgico, podría adaptarse mejor el proceso al mineral disponible.
Para Australia, ahí está buena parte de la partida industrial.
Trabajar a menor temperatura también puede cambiar la fábrica
La siderurgia convencional utiliza temperaturas extremadamente elevadas. Un alto horno trabaja con zonas internas que pueden superar ampliamente los 1.000 °C.
La electroreducción propuesta funciona a temperaturas mucho menores.
Aquí conviene introducir un matiz. La documentación pública de Element Zero ha descrito tradicionalmente temperaturas alrededor de 250–300 °C, mientras que la información oficial publicada para el nuevo proyecto piloto sitúa el proceso aproximadamente en 400–450 °C.
La diferencia probablemente responde a configuraciones o condiciones distintas del proceso durante su desarrollo y escalado. En cualquier caso, ambas cifras quedan claramente por debajo de las temperaturas habituales de los procesos siderúrgicos basados en altos hornos.
Una temperatura moderada aporta otra ventaja: permite que la instalación pueda aumentar o reducir su producción con mayor rapidez.
Eso encaja especialmente bien con parques solares y eólicos.
Una fábrica diseñada para trabajar con electricidad variable podría incrementar la producción durante las horas de abundancia renovable y reducirla cuando la electricidad sea más escasa o cara.
Una planta modular en lugar de una gigantesca acería
Element Zero también plantea su tecnología con una arquitectura modular.
La diferencia parece pequeña, pero puede cambiar la forma de desplegar este tipo de instalaciones.
La siderurgia tradicional se beneficia enormemente de la escala. Construir un alto horno supone concentrar enormes cantidades de capital, materias primas, infraestructuras y energía en un único emplazamiento.
Los módulos electroquímicos podrían seguir otra lógica: empezar con capacidades relativamente pequeñas y añadir unidades conforme aumente la demanda o aparezca nueva generación renovable.
La empresa contempla a largo plazo instalar múltiples módulos en Pilbara, Australia Occidental, cerca de algunas de las mayores explotaciones de mineral de hierro del planeta.
El mineral podría dejar de recorrer miles de kilómetros antes de recibir su primera transformación industrial.
Del mineral exportado al hierro verde exportado
Aquí aparece una consecuencia que va bastante más allá de las emisiones.
Australia es una potencia minera mundial. Durante décadas, su modelo ha consistido fundamentalmente en extraer mineral y enviarlo a las grandes acerías asiáticas.
La disponibilidad de electricidad renovable barata abre otra posibilidad: realizar dentro del país la parte de la cadena industrial que consume enormes cantidades de energía.
En lugar de exportar exclusivamente mineral de hierro, Australia podría exportar hierro metálico producido con renovables para que posteriormente las acerías lo transformasen en acero.
El transporte marítimo seguiría existiendo. También las etapas posteriores de fabricación. Pero una de las operaciones industriales más intensivas en carbono habría ocurrido previamente utilizando energía solar y eólica australiana.
Es una forma de exportar indirectamente energía renovable incorporada en un material.
Una carrera australiana con varias tecnologías
Element Zero no está sola.
Australia se ha convertido en uno de los lugares donde se están probando diferentes caminos para producir hierro con muchas menos emisiones.
Fortescue desarrolla su propia estrategia de hierro verde en Pilbara y recientemente consiguió producir metal caliente en su instalación de Christmas Creek utilizando un horno eléctrico de fundición.
Calix avanza, por su parte, con ZESTY, una tecnología de reducción directa con hidrógeno que pretende procesar finos de mineral sin necesidad de peletización. Su planta de demostración prevista en Kwinana tendrá capacidad para producir hasta 30.000 toneladas anuales de hierro reducido con hidrógeno.
No hay todavía un ganador.
Y probablemente tampoco exista una única tecnología para todas las minas y acerías. Calidad del mineral, precio de la electricidad, disponibilidad de hidrógeno, infraestructura existente y producto final determinarán qué proceso tiene sentido en cada lugar.
Esa competencia tecnológica es positiva. La siderurgia necesita alternativas reales, no una apuesta única.
El gran salto sigue siendo comercial
Una producción de 10 toneladas diarias puede parecer considerable comparada con los 10 kg actuales. Industrialmente continúa siendo pequeña.
Una planta que funcionase todos los días del año a esa capacidad produciría alrededor de 3.650 toneladas anuales.
Las grandes instalaciones siderúrgicas producen millones.
El nuevo proyecto debe entenderse por tanto como una planta de demostración, diseñada para descubrir problemas que difícilmente aparecen en pequeños equipos experimentales.
Consumo eléctrico real. Degradación. Impurezas. Automatización. Mantenimiento. Disponibilidad. Costes.
Ahí se juega buena parte del futuro de Element Zero.
Potencial
El mayor atractivo de esta tecnología no está únicamente en fabricar hierro con menos CO₂. Está en la posibilidad de electrificar directamente una transformación industrial que durante más de un siglo ha dependido del carbono.
Si la electroreducción funciona con minerales de diferentes calidades, mantiene consumos energéticos bajos y puede conectarse directamente a generación solar y eólica, regiones mineras como Pilbara podrían transformarse progresivamente en polos industriales alimentados por renovables.
Eso reduciría la necesidad de transportar materias primas sin procesar y permitiría aprovechar localmente electricidad renovable que, de otra manera, resulta complicada de exportar.
También podría aparecer una combinación interesante con la economía circular. El hierro primario de bajas emisiones puede mezclarse posteriormente con chatarra reciclada en hornos eléctricos, reduciendo tanto la necesidad de mineral nuevo como la dependencia del carbón.
El escenario más atractivo no es reemplazar cada alto horno del planeta por una copia electroquímica. Es construir un sistema siderúrgico diferente: más electrificado, conectado con renovables, capaz de utilizar materiales reciclados y adaptado a los recursos disponibles en cada región.
Element Zero está todavía bastante lejos de demostrar que puede hacerlo a millones de toneladas.
Pero pasar de 10 kg diarios a toneladas diarias es precisamente el tipo de prueba que separa una buena idea de una tecnología industrial.
Más información: elementzero.green
Deja una respuesta