El sector siderúrgico es uno de los principales emisores de gases de efecto invernadero, con un 7-9% de las emisiones mundiales de CO2. Su producción es muy intensiva en carbono.
Investigadores de la Universidad de Birmingham han diseñado una novedosa adaptación para los hornos siderúrgicos existentes que podría reducir las emisiones de CO2 de la industria siderúrgica en casi un 90%.
Lo han conseguido gracias a un sistema de reciclado de carbono de «bucle cerrado», que podría sustituir al 90% del coque utilizado habitualmente en los actuales sistemas de altos hornos de oxígeno básico y produce oxígeno como subproducto.
Alrededor del 70% del acero mundial se produce en altos hornos gigantes, que se utilizan para obtener hierro a partir del mineral de hierro, y en hornos básicos de oxígeno, que transforman ese hierro en acero.
En la fabricación de acero en altos hornos, el coque metalúrgico (producido por destilación destructiva del carbón en un horno de coque) se utiliza para producir hierro metálico a partir de mineral obtenido de la minería.
El gas superior del horno contiene principalmente nitrógeno, monóxido de carbono (CO) y CO2, que se quema para elevar la temperatura del aire de soplado hasta 1200 a 1350ºC en una estufa caliente antes de ser soplado al horno, con el CO2 y el N2 emitidos al medio ambiente.
Ideado por el profesor Yulong Ding y la doctora Harriet Kildahl, de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Birmingham, el novedoso sistema de reciclado captura este CO2 del gas superior y lo convierte en monóxido de carbono que puede reutilizarse en la reacción del mineral de hierro. Para el desdoblamiento termoquímico del CO2 se utiliza un entramado mineral cristalino conocido como material de «perovskita», un candidato viable por sus bajas temperaturas de reacción, su alto rendimiento en monóxido de carbono y su selectividad del 100% hacia el CO.
El material de doble perovskita escinde el CO2 en monóxido de carbono a unos 800 °C y el oxígeno, que se absorbe en la red. El oxígeno producido puede utilizarse en el horno básico de oxígeno para producir acero.
El monóxido de carbono producido por el ciclo termoquímico sustituye al costoso coque metalúrgico para la reducción del mineral de hierro a hierro metálico en el alto horno. El CO2 producido en el alto horno se utiliza en el ciclo termoquímico para producir más CO, creando así un circuito cerrado de carbono que permite desvincular la producción de acero de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Referencias: Harriet Kildahl, Li Wang, Lige Tong, Yulong Ding. Cost-effective decarbonization of blast furnace – basic oxygen furnace steel production through thermochemical sector coupling. Journal of Cleaner Production, 2023; DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.135963
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