Impegno d’acciaioLa proposta innovativa per rendere sostenibile l’industria siderurgica

Nel 2018 sono state prodotte 1,8 miliardi di tonnellate della lega del ferro, liberando nell’atmosfera il 9 per cento delle emissioni climalteranti globali. Molte aziende stanno investendo nell’idrogeno come soluzione per decarbonizzare il processo

Pixabay

Non solo trasporti, combustibili fossili o riscaldamento. Sul banco degli imputati per il riscaldamento globale c’è anche un altro attore. È l’acciaio, il metallo più utilizzato e base della moderna economia industriale.

Di tutti i 37 miliardi di tonnellate di anidride carbonica emessi annualmente dalle attività antropiche, che come ben sappiamo incentivano il climate change, una parte significativa (il 9 per cento) è da attribuire all’industria di questo metallo. Produrlo con le attuali tecnologie richiede infatti grandi quantità di fonti fossili, che rilasciano in atmosfera importanti quantità di CO2.

Da metà Ottocento, con l’ideazione di un metodo di produzione a basso costo sviluppato dall’ingegnere Henry Bessme, l’acciaio viene creato attraverso due fasi. Il minerale di ferro, che in un primo momento viene trasformato in ferro in un altoforno riscaldato a oltre 1.000 gradi, diventa acciaio grazie a un processo di conversione a ossigeno. Entrambe le fasi sono molto energy-intensive, richiedendo l’uso del coke come combustibile, e sono quindi responsabili di emissione di CO2. Peraltro, gli altiforni utilizzano il carbonio come ingrediente della reazione chimica che trasforma gli ossidi di ferro e il carbonio in ferro e diossido di carbonio. La CO2 in questa fase è un sottoprodotto della produzione di ferro.

Nel 2018 la produzione di questa lega – la cui industria vale oltre 2,5 trilioni dollari – ammontava a 1,8 miliardi di tonnellate, metà delle quali provenienti dalla Cina, dove le acciaierie sono responsabili di un terzo delle emissioni industriali del Paese, e per il 9 per cento dall’Unione europea.

Recentemente sono state avanzate proposte per decarbonizzare il processo di produzione di questo metallo. Come? Sostituendo il carbonio e il monossido di carbonio di questa reazione con altri gas che permettono di abbassare o portare a zero le emissioni di CO2: è il caso dell’idrogeno, il gas più presente nell’universo.

«Se vogliamo davvero contribuire alla realizzazione degli obiettivi climatici fissati nell’accordo di Parigi, allora il consenso abbastanza diffuso è che non sia sufficiente limitarsi a migliorare l’efficienza degli altiforni. Sono necessarie urgenti tecnologie rivoluzionarie», ha sottolineato al Financial Times Martin Pei, responsabile tecnico della SSAB, un’azienda svedese in prima linea per raggiungere una produzione più sostenibile di questo metallo.

Secondo l’Agenzia internazionale per l’energia (International Energy Agency), per raggiungere gli obiettivi internazionali in materia di clima ed energia, le emissioni dell’industria siderurgica devono diminuire di almeno la metà entro il 2050. Alcuni tra i più grandi produttori di acciaio del mondo, tra cui i colossi ArcelorMittal, Thyssenkrupp e il cinese Baowu Group, si stanno impegnando in questa svolta.

L’uso dell’idrogeno permetterebbe di decarbonizzare l’intero processo produttivo, che creerebbe invece vapore acqueo come sottoprodotto chimico. Tuttavia, l’idrogeno andrebbe prodotto in quantità e costi che a oggi non sono attuabili: si parla di investimenti da miliardi di dollari che riguardano un business, si legge nel Financial Times, afflitto da un eccesso cronico di offerta e da oscillazioni volatili del profitto. Inoltre, l’uso dell’idrogeno per la produzione di acciaio necessita ancora di tempo per essere impiegato su scala industriale.

Il più grande produttore siderurgico europeo, ArcelorMittal, ha fatto sapere che la spesa per decarbonizzare i propri impianti, abbattendo così le emissioni nette di gas climalteranti entro il 2050, ammonterebbe a 15-40 miliardi di euro. Non è un caso se Lakshmi Mittal, presidente esecutivo del colosso industriale, ha ricordato: «Queste tecnologie aumenteranno il costo del nostro acciaio. Non sarà economico e i nostri clienti dovranno essere pronti a pagare».

Il presidente degli Stati Uniti Joe Biden ha manifestato interesse a percorrere una strada più sostenibile, proponendo la creazione di un’agenzia di ricerca sul clima con obiettivi che includono «la decarbonizzazione del calore industriale necessario per realizzare acciaio, cemento e prodotti chimici». Parallelamente la Cina, che a oggi genera circa 2 tonnellate di CO2 per ogni tonnellata di acciaio che produce mentre in Europa solo una, ha annunciato l’intenzione di raggiungere la “neutralità del carbonio” entro il 2060.

In un impianto pilota a Lulea, nel nord della Svezia, è in corso un esperimento che mira a utilizzare idrogeno gassoso per ridurre il minerale di ferro. Una tecnica che non emette CO2 ma semplice vapore acqueo e che porta alla produzione di un intermedio solido, chiamato spugna di ferro (sponge iron), inserito in un forno elettrico ad arco, dove viene miscelato e raffinato in acciaio.

«Se questo fatto fosse provato a livello industriale – spiega il FT – sarebbe a dir poco rivoluzionario. Tuttavia, il progetto si concentra sulla riutilizzazione di un sistema esistente chiamato ferro ridotto diretto che rappresenta una piccola percentuale della produzione di acciaio in tutto il mondo». Un altro possibile ruolo dell’idrogeno è la sostituzione del carbone negli altiforni, che non è però ritenuta la soluzione completa per la produzione di acciaio pulito.

Il gruppo svedese, che sta cercando di eliminare i combustibili fossili da ogni fase del processo siderurgico, ha stimato che il metallo ricavato grazie all’idrogeno sarà inizialmente più costoso almeno del 20-30 per cento. Inoltre, secondo l’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili, la Germania, leader europeo nella produzione dell’acciaio, avrebbe bisogno di energia rinnovabile aggiuntiva pari al 20 per cento del suo attuale consumo di elettricità per convertire all’idrogeno il suo settore siderurgico.

Tuttavia, le iniziative che il settore siderurgico sta proponendo per abbattere la propria impronta ambientale continuano ad aumentare. La start-up statunitense Boston Metals, sostenuta da Bill Gates, sostiene di aver ideato una tecnologia per la produzione di acciaio senza emissioni ma utilizzando l’elettricità. Oppure, ancora, la già citata ArcelorMittal sta costruendo nello stabilimento belga di Gand un impianto che trasformerà gli scarti tossici di legno in “bio-carbone” per abbattere le emissioni degli altiforni. Parallelamente, sta investendo 165 milioni di euro in attrezzature per la cattura dei gas di scarico.

Anche l’Italia punterà sulla conversione green a idrogeno. La sperimentazione partirà dalla città bergamasca di Dalmine, che ospita lo stabilimento siderurgico dove sarà installato un elettrolizzatore da circa 20 MW per produrre idrogeno e ossigeno. L’idrogeno verde prodotto, che inizialmente sarà protagonista di una riconversione solo parziale dell’acciaieria, verrà introdotto in alcuni processi produttivi in sostituzione del gas naturale.

Il progetto, parte dell’iniziativa Dalmine Zero Emissions, ha l’obiettivo di integrare l’idrogeno verde nella produzione di acciaio da forno elettrico e nelle lavorazioni a valle dello stabilimento di Dalmine. Si tratta della prima applicazione di idrogeno verde su scala industriale nel settore siderurgico nazionale.

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