Hydrogen Plasma Smelting Reduction - an Option for Steelmaking in the Future

Reducción por plasma de hidrógeno: una opción para la siderurgia del futuro

La industria siderúrgica es una de las principales fuentes de emisiones mundiales de CO₂. El reto que plantea el desarrollo de nuevos procesos, como la reducción por fundición con plasma de hidrógeno (HPSR), es conseguir mayores reducciones de los gases de efecto invernadero. La base científica y los resultados de los experimentos de laboratorio de HPSR condujeron al desarrollo de un concepto para una planta de HPSR a escala industrial. Una evaluación tecnológica muestra el potencial de una siderurgia más barata y respetuosa con el medio ambiente en el futuro, cuando se haya realizado un amplio trabajo de desarrollo.

INTRODUCCIÓN

Dado que el carbono es el principal portador de energía y el agente reductor utilizado en la fabricación del hierro, la industria siderúrgica se considera una de las responsables del calentamiento global. El 95 % de todo el acero fabricado a partir de mineral de hierro se fabrica actualmente mediante la ruta del alto horno/horno de óxido básico (BF-BOF) y el 5 % mediante reducción directa y horno de arco eléctrico (DR-EAF) [1].

Una reducción de las emisiones de CO₂ para estos procesos, tal como exige el acuerdo de Kioto, solo es posible hasta cierto punto, ya que ya se han optimizado ampliamente para la eficiencia energética a lo largo de los años [2]. A medida que aumente la demanda de acero, las emisiones de CO₂ seguirán aumentando.

El sistema de "tope y comercio", que fijará límites a las emisiones permisibles para la industria a partir de 2005 y permitirá el comercio de "permisos de emisión" en forma de certificados, aumentará la presión sobre la industria para reducir las emisiones de CO₂, pero conducir a desventajas de costos en comparación con los competidores que no deben adherirse a este sistema [3]. A largo plazo, la única solución es utilizar hidrógeno y electricidad obtenidos sin utilizar combustibles fósiles en lugar de carbono. Una solución prometedora es la reducción por fundición de hidrógeno, un proceso que ha estado bajo investigación en el Departamento de Metalurgia Ferrosa de la Universidad de Leoben, Austria, durante 15 años [4 - 9].

LO ESENCIAL

Todos los materiales a base de hierro se producen originalmente a partir de mineral de hierro. Por lo tanto, aquí no se considerará ni comparará la fabricación de acero a partir de chatarra, un proceso de reciclaje. Los diagramas de fase Fe-O y Fe-Fe,C son la base de la fabricación de hierro y acero. En la Figura 1., las áreas correspondientes a las materias primas, productos semielaborados y productos terminados se indican en estos diagramas de equilibrio, junto con rutas de fabricación esquemáticas.