L’industria siderurgica è tra i maggiori produttori di anidride carbonica ed è quindi una fra le principali candidate per la decarbonizzazione. Se da un lato essa deve adattarsi a questa nuova realtà, dall’altro può utilizzarla come un’opportunità per salvaguardare la sua possibilità di continuare ad operare nel lungo termine. Le imprese siderurgiche in tutto il mondo, in particolare in Europa, stanno affrontando con sempre maggiore determinazione la sfida della decarbonizzazione. Una sfida guidata da tre linee chiave di sviluppo:
- Le esigenze dei clienti e la domanda crescente di prodotti in acciaio ecosostenibili. Una tendenza che è già stata osservata in vari settori, compreso quello automobilistico, dove le principali case costruttrici si sono date l’obiettivo ambizioso di eliminare completamente le emissioni di carbonio delle loro catene del valore e nel corso dell’intero ciclo di vita del prodotto.
- Ulteriore inasprimento delle normative riguardante le emissioni di carbonio. Ciò si manifesta negli obiettivi di riduzione dell’anidride carbonica, nonché nell’aumento dei prezzi delle emissioni come delineato nel Green Deal europeo.
- Crescente interesse degli investitori istituzionali e dei privati in strumenti finanziari finalizzati agli investimenti in sostenibilità ambientale ed economia circolare.
Studi recenti stimano che circa il 14% del valore potenziale delle aziende siderurgiche è a rischio se non sono in grado di ridurre il proprio impatto ambientale. Di conseguenza, la decarbonizzazione è una priorità assoluta per rimanere economicamente competitivi e poter continuare ad operare nel settore. Inoltre, lunghi cicli di investimento, esigenze di finanziamento multimiliardarie e capacità limitate dei fornitori di tecnologie rendono questo problema ancora più rilevante e dettano i tempi per affrontare la sfida della decarbonizzazione. In risposta, gli interventi per la decarbonizzazione, come l’avvio o il passaggio alla produzione di acciaio utilizzando l’idrogeno, possono essere implementati sia nei nuovi siti produttivi (greenfield) che in quelli esistenti (brownfield). Quest’ultima opportunità richiede l’adeguamento o l’eventuale ricostruzione completa degli impianti al fine di implementare un processo di produzione decarbonizzato. I passaggi ottimali per la realizzazione di tale processo differiranno in base alla località e al sito, a seconda della fattibilità tecnica, delle infrastrutture esistenti, delle richieste del mercato, dei costi operativi, del prezzo dell’energia da fonti rinnovabili, del prezzo dei rottami e del contesto normativo.
Il panorama tecnologico per la decarbonizzazione nella produzione di acciaio
In futuro, i produttori di acciaio dovranno valutare e decidere il modo tecnologicamente ed economicamente fattibile per ridurre le emissioni di carbonio. L’acciaio può essere prodotto attraverso due processi principali: utilizzando l’altoforno (BF) ed il forno ad ossigeno di base (BOF) oppure il forno elettrico ad arco (EAF). Nel primo caso l’acciaio viene prodotto partendo dal minerale di ferro e impiegando il carbone come riducente, nel secondo caso utilizzando rottami di ferro o preridotto (DRI) come principale materia prima. Poiché il metodo di produzione predominante in Europa è il processo BF/BOF convenzionale, dipendente dal carbone, la necessità di valutare alternative per ridurre le emissioni di anidride carbonica è elevata. In effetti, molti produttori di acciaio europei stanno sviluppando strategie di decarbonizzazione e gestiscono impianti pilota per valutare le diverse tecnologie di produzione, Queste includono:
Programmi di efficienza BF/BOF
Tali programmi migliorano l’efficienza e/o riducono le perdite di produzione in diversi modi, ad esempio: a) ottimizzando il mix di carica del BF massimizzando il contenuto di ferro nelle materie prime per ridurre l’uso del carbone come riducente; b) aumentando l’uso dell’iniezione di carburante attraverso, ad esempio, iniezione di carbone polverizzato (PCI), gas naturale, plastica, biomassa o idrogeno (come reagente aggiuntivo in alto): c) utilizzando il gas di cokeria nel BF come fonte di energia, solo per citare alcune opzioni. Questi processi possono potenzialmente ridurre le emissioni di anidride carbonica senza eliminarle, ma non offrono una produzione di acciaio completamente a zero emissioni.
Riduttori di biomassa
Questo processo utilizza la biomassa (ad esempio zucchero riscaldato ed essiccato, canna da zucchero o eucalipto pirolizzato) come riducente o combustibile alternativo. In quanto tale, questo processo è regionale e importante principalmente nelle aree in cui è garantita la presenza di biomassa, come in Sud America o in Russia. In Europa, è probabile che la disponibilità di biomassa non sia sufficiente per ridurre le emissioni di carbonio su larga scala.
Cattura ed impiego dell’anidride carbonica
Questo processo utilizza le emissioni per creare nuovi prodotti per l’industria chimica, come l’ammoniaca o il bioetanolo. Al momento, la cattura e l’utilizzo del carbonio rimangono tecnologicamente prematuri e devono ancora essere dimostrati i vantaggi economici.
Aumento della quota di produzione di acciaio con EAF
Questo processo massimizza i flussi ed il riciclaggio di rottami ferrosi nei forni elettrici ad arco, che sono più rispettosi dell’ambiente e flessibili agli alti e bassi della domanda di acciaio. Tuttavia, il passaggio alla produzione di acciaio con questo processo richiede una maggiore disponibilità di energia elettrica da fonti rinnovabili e di rottami di qualità, che oggi vengono prodotti principalmente attraverso il processo di produzione dell’acciaio con ciclo integrato. Si non sono disponibili rottami di alta qualità è possibile miscelare rottami di qualità inferiore con preridotto (DRI) per garantire una carica dell’EAF di elevata qualità. L’aumento della quota di produzione di acciaio con forno elettrico svolgerà un ruolo chiave nella decarbonizzazione dell’industria siderurgica. Tuttavia, questo ruolo dipenderà dalla disponibilità di rottami di alta qualità e potrebbe quindi essere limitato nelle regioni con una fornitura inadeguata di tali rottami, rendendo necessarie altre tecnologie. La crescente domanda di rottami di alta qualità comporterà anche costi aggiuntivi per la produzione di acciaio tramite EAF.
Maggior uso di DRI negli EAF
Questo processo richiede un maggior utilizzo di preridotto (DRI) nella fusione con il forno elettrico. La riduzione basata su DRI emette meno anidride carbonica rispetto all’altoforno e consente di produrre acciaio di alta qualità anche con l’EAF. Gli acciai di alta qualità richiedono la massima purezza dei rottami di ferro utilizzati per la carica; se la loro disponibilità è limitata, l’utilizzo del DRI è necessario per garantire qualità specifiche dell’output. Pertanto, le regioni con prezzi bassi del gas naturale (Medio Oriente, Russia, Iran e Stati Uniti) beneficiano di un vantaggio competitivo rispetto a quelle con scarsa disponibilità di gas, come l’Europa. Selezionati player siderurgici europei importano Hot Briquetted Iron (HBI, una forma meno reattiva e quindi trasportabile di DRI) da utilizzare sia nell’altoforno per ottimizzare il mix di carica sia nel forno elettrico dove viene mescolato con il rottame per aumentarne la qualità.
Sostituzione dei combustibili fossili nella produzione di DRI con energia rinnovabile e idrogeno
Questo processo utilizza DRI e rottami a base di idrogeno verde in combinazione con il forno elettrico. In questo modo vengono sostituiti i combustibili fossili nella fase di produzione del DRI utilizzando l’idrogeno prodotto con energia rinnovabile. Si tratta di un processo tecnicamente collaudato che consente una produzione di acciaio quasi priva di emissioni. Tutti i principali produttori siderurgici europei stanno testando processi di produzione dell’acciaio basati sull’idrogeno, utilizzando l’idrogeno come sostituto del carbone polverizzato (PCI) o utilizzando la riduzione diretta basata sull’idrogeno. Va rilevato che la produzione di acciaio con forno elettrico non richiederà una fornitura di DRI a base di idrogeno completamente verde per essere in grado di soddisfare le esigenze dei clienti e raggiungere la neutralità del carbonio.
FONTE: SIDERWEB.COM
