Oțelul este o necesitate modernă – o componentă critică a tuturor, de la aparate și mașini până la clădiri și poduri. Dar realizarea acestuia este o problemă uriașă de climă. Producția de oțel generează cantități mari de poluare cu carbon, datorită utilizării intense a cărbunelui. Se estimează că reprezintă până la 10% din emisiile globale de dioxid de carbon, factorul cheie al încălzirii globale.
Acum, un nou proces de fabricare a oțelului fără emisii de carbon aproape că începe să prindă în Suedia. La aproximativ 60 de mile sud de Cercul Arctic, compania suedeză Stegra, fondată în 2020 sub numele H2 Green Steel, construiește prima fabrică de oțel „fără fosile” la scară comercială din lume pe un amplasament de 660 de acri în apropiere de orașul Boden. . Sunt în lucru și proiecte de la alte companii.
În loc să folosească cărbune pentru a face oțel, Stegra va folosi hidrogen, un gaz industrial obișnuit. În acest fel, cel mai mare produs secundar este apa, nu CO2.
„Într-un mod foarte concret, vom elimina fizic emisiile de CO2 prin furnizarea de oțel mai bun”, a spus Anne Graf, purtătoarea de cuvânt a companiei.
Când va fi finalizată în 2026, fabrica va produce 2,5 milioane de tone de oțel pe an – suficient pentru a construi 40 de clădiri Empire State.
„Va deveni mașini, camioane, materiale de construcție. Va deveni mașini de spălat vase, frigidere și congelatoare”, a spus Graf. „Oțelul este peste tot în jurul nostru în viața noastră de zi cu zi. Odată ce începi să te gândești la cât oțel vezi sau folosești într-o zi, vei fi surprins.”
Impactul de carbon murdar al oțelului
Modul în care este fabricat majoritatea oțelului vine acum cu un preț ridicat pentru climă.
Asta pentru că majoritatea producătorilor de oțel folosesc aceeași rețetă de bază de sute de ani, spune Chris Pistorius, om de știință în materiale și co-director al Centrului de Cercetare a Fierului și Oțelului al Universității Carnegie Mellon.
Tot oțelul începe cu minereul de fier, un zăcământ bogat în minerale exploatat în întreaga lume. Majoritatea producătorilor de oțel încălzesc apoi minereul de fier într-un furnal cu cărbune rafinat, cunoscut sub numele de cocs. Carbonul din cărbune reacționează cu oxigenul din minereul de fier pentru a produce o formă mai pură de fier, care este apoi transformat în oțel. Dar creează și un produs secundar nedorit: dioxid de carbon.
„Tot acel carbon se transformă în CO2 undeva în proces”, a spus Pistorius. Și acel CO2 este apoi eliberat în atmosferă, unde va capta căldura timp de sute de ani, contribuind la încălzirea globală.
De aceea, oțelul este o problemă atât de mare când vine vorba de schimbările climatice. Contribuie cu până la 10% la toate emisiile de dioxid de carbon, potrivit Agenției Internaționale pentru Energie.
Noua uzină Stegra își propune să elimine aproape toate emisiile de carbon prin înlocuirea cărbunelui din proces cu hidrogen.
Suedia devine un centru pentru oțelul pe bază de hidrogen
Oamenii de știință au știut că hidrogenul ar putea fi folosit pentru a produce oțel timp de zeci de ani. Dar este greu de lucrat și mai scump decât cărbunele, în parte pentru că necesită cantități mari de energie pentru a produce și echipamente speciale pentru stocare și distribuire. Oțelul fabricat cu hidrogen costă în prezent cu aproximativ 25% mai scump decât oțelul tradițional pe bază de cărbune.
În plus, cea mai mare parte a hidrogenului de astăzi este extras din combustibilii fosili printr-un proces care creează o problemă proprie de poluare cu carbon.
Stegra își va produce hidrogenul din apă, folosind energie regenerabilă, reducând semnificativ amprenta de CO2.
„Ceea ce faceți este, în esență, să înlocuiți o mină de cărbune cu o instalație care utilizează electricitate și apă”, a spus Graf.
Acest lucru este mai ușor de făcut aici, în parte din cauza mixului energetic distinct al Suediei. Rețeaua electrică a Suediei este aproape în totalitate fără carbon. Țara se bazează în mare parte pe centrale hidroelectrice și nucleare, nu pe combustibili fosili.
Alte companii siderurgice din Suedia încep și ele să lucreze cu hidrogen. În apropiere de Luleå, HYBRIT, un consorțiu de companii industriale suedeze, a finalizat un proiect pilot pentru oțel pe bază de hidrogen în 2020. Grupul plănuiește producția la scară largă de oțel fără fosile până în 2026.
Producătorul de oțel Ovako a trecut recent la hidrogen din gaze naturale pentru o parte din operațiunile sale. Recent a finalizat conversia unora dintre cuptoarele sale, care încălzesc oțelul înainte de a fi laminat și modelat în produse industriale.
Mikael Persson, managerul de proiect, a declarat că echipa sa a avut nevoie de patru ani pentru a instala echipamente pentru a produce hidrogen la una dintre morile Ovako din centrul Suediei.
„A fost foarte greu”, a spus Persson, râzând. „Nu am făcut niciodată asta… Am intrat în asta… legați la ochi.”
La fabrica lui Ovako din Hofors, Suedia, Persson a prezentat electrolizorul fabricii, mașinile care transformă apa în hidrogen folosind electricitate.
În interiorul unei încăperi albe mari se află opt rezervoare cilindrice asemănătoare unor baterii uriașe dublu-A, așezate pe o parte. Un curent electric trece prin fiecare rezervor, separând moleculele de apă în oxigen și hidrogen.
„Curentul este foarte, foarte, foarte mare”, spune Persson.
Acest proces necesită o cantitate mare de energie. Uzina lui Ovako folosește 20 de megawați de electricitate la capacitate maximă – suficient pentru a alimenta 10.000 de case din SUA
Deoarece Ovako folosește o rețea în mare parte fără carbon, electrolizatoarele nu au practic niciun impact asupra climei.
Rețeaua curată a Suediei a făcut din aceasta un loc atractiv pentru companiile care experimentează hidrogenul în producția de oțel și în alte industrii.
Impulsat de o taxă pe carbon
Dar ceea ce motivează cu adevărat această investiție în oțel verde acum sunt banii, spune Max Åhman, profesor la Universitatea Lund din Suedia.
În Europa, fabricarea oțelului în mod demodat este pe cale să devină mult mai scumpă.
„Sistemul UE de stabilire a prețului carbonului a început de fapt să funcționeze”, a spus Åhman.
Uniunea Europeană are un sistem de comercializare a carbonului care taxează companiile pentru emiterea de gaze cu efect de seră. Se pregătește să impună o penalizare mai mare producătorilor de oțel tradiționali în următorul deceniu.
„Cu acel preț pentru CO2”, a spus Åhman, „oțelul verde din hidrogen este mai mult sau mai puțin competitiv.”
Producători de automobile precum Volvo și BMW s-au aliniat pentru a cumpăra oțel verde din Suedia pentru a-și îndeplini propriile obiective climatice de reducere a emisiilor nete de carbon la zero în următoarele câteva decenii.
Și zeci de proiecte similare sunt în lucru în întreaga lume.
Lars Nilsson, profesor de Sisteme de Mediu și Energie la Universitatea Lund, spune că acest rezultat părea să fie de lungă durată în urmă cu un deceniu. Atunci a început să lucreze la proiectul HYBRIT.
„Îmi amintesc că alte mari companii siderurgice au râs de asta. Știi, „Aceasta sunt doar basme”. Dar cred că este destul de real”, a spus Nilsson. „Puteți discuta despre pregătirea tehnologică, dar nu este un salt tehnologic uriaș.”
Nilsson spune că Suedia demonstrează că oțelul verde este posibil. Dar pentru ca acesta să funcționeze în altă parte, industria are nevoie de multă energie curată la prețuri accesibile. Și politici precum o taxă pe carbon care îl va ajuta să concureze cu oțelul tradițional.
„Dacă aveți prețuri decente pentru carbon, așa cum avem în Europa cu schema de comercializare a cotelor de emisii, și dacă aveți acces la energie electrică la preț redus, este de fapt o afacere bună.”
