En un artículo anterior de nuestra web ya comentamos las diferencias intrínsecas entre metalurgia y siderurgia, pero hoy queremos centrarnos en una de las 2 categorías: la siderurgia. Su descubrimiento y evolución han sido fundamentales para la historia de la humanidad y su continua evolución. Gracias a los metales hemos podido avanzar como sociedad, y lo seguimos haciendo.
Pese a que quizá utilicemos los mismos metales de hace milenios, la forma en la que los producimos y empleamos es completamente distinta. Hoy en día existe una conciencia ecológica, una necesidad de sostenibilidad en todos los procesos siderúrgicos que ha cambiado el panorama. Desde el comienzo, los metales y su creación avanzan con nosotros, por lo que es normal que también se transformen. Hoy daremos un paseo por su historia y los retos del futuro que enfrenta la siderurgia, uno de los pilares de la humanidad.
¿Cuándo apareció?
Uno de los primeros problemas a los que se enfrentan los científicos y antropólogos al estudiar la siderurgia es dar una fecha exacta al origen de la misma. Podemos adelantar ya que, con los medios con los que contamos hoy en día, es imposible. Solamente podemos saber cuándo comenzaron a fabricarse las primeras herramientas que contenían hierro: después de la Edad del Cobre y del Bronce, que duraron entre 500 y 1.000 años, llega la Edad del Hierro.
Sin embargo, este metal ya tiene una historia previa: los meteoritos. De ellos se podía extraer hierro con un alto contenido en níquel, unas cantidades demasiado elevadas para el hierro de la Tierra. De esta forma se ha podido confirmar que los primeros metales que se trataron procedían del espacio. Era además un símbolo de poder y riqueza: en la antigua Grecia se premiaba a los atletas con hierro, como ya cuenta Homero en La Ilíada. Además, se han encontrado amuletos de hierro entre las joyas de Tutankamón, lo que da a entender el inestimable valor que otorgaban en la antigüedad a este metal.
Para descubrir la verdadera edad del Hierro tenemos que avanzar un poco en la historia, hasta cuando nuestros ancestros aprendieron a extraerlo de los minerales. El retraso en su aparición respecto al bronce se debió al alto punto de fusión del hierro, lo que dificultaba su fundición y separación del resto de elementos que no servían.
Los primeros métodos de extracción no permitían fundir el metal completamente, por lo que el resultado era una especie de pasta a la que había que martillear a muy elevada temperatura para eliminar cualquier impureza y hacer el metal más fuerte. Así aparecería el hierro forjado y una de las primeras industrias de hierro, alrededor del 1.700 a.C. al sur del Cáucaso. Los hititas fueron la civilización que experimentó con todos estos procesos siderúrgicos y los que trajeron a la península ibérica el hierro al invadirla.
La aparición del acero
Con el tiempo, los métodos de obtención del hierro mejoraron, se ampliaron los hornos y comenzaron a usarse fuelles para activar la combustión y energía hidráulica para accionar los martinetes que procesaban la masa fundida.
Las ideas de mejora del proceso se centraban en activar la combustión en hornos con mineral de hierro y carbón para aumentar la producción y economizar el proceso. Descubrieron que el hierro que se retiraba por considerarse ‘impuro’ era en realidad la mejor materia prima para obtener acero, uno de los materiales que cambiarían el curso de la humanidad.
Para conseguir metales de mejor calidad y más rápidamente se incrementó la altura de los hornos y se mejoró su ventilación, dando lugar a lo que se conoce como altos hornos. En 1855 Henry Bessemer creó un convertidor que marcaría un punto crucial en la elaboración del acero a partir del hierro producido en altos hornos: ahora era más fácil afinarlo y eliminar el carbono, manganeso y/o silicio que contenía mediante una corriente de aire.
A partir de ese instante se produjeron una serie de mejoras significativas: Thomas, en 1873, logró transformar el hierro colado (con mucho fósforo) en acero de alta calidad mediante un convertidor con recubrimiento básico. Los hermanos Siemens también formaron parte de la evolución de la siderurgia con su idea de precalentar el aire de combustión. De esta forma lograban temperaturas superiores a los 1525ºC necesarios para fundir el acero utilizando gas de carbón y aire caliente.
En paralelo, los hermanos Martin mejoraron el sistema fundiendo una mezcla de arrabio y chatarra. Hay un largo etcétera de personajes y lugares que contribuyeron a la evolución de la siderurgia, como Linz y Donawitz, 2 ciudades en las que se utilizó por primera vez la aplicación directa de oxígeno puro en los convertidores, dando origen al procedimiento moderno conocido por las siglas L.D. en honor a esos lugares.
Ahora toca ir un paso más allá y hablar de lo que los procesos siderúrgicos tienen que cambiar para formar parte del futuro, de cómo deben responsabilizarse de sus emisiones contaminantes y aplicar una economía circular y sostenible.
Sostenibilidad
De todas las industrias siderúrgicas a nivel mundial, la española es una de las que más destaca por su compromiso medioambiental. Tuvo claro desde un primer momento que la sostenibilidad sería la clave: el uso eficiente de materias primas, agua y energía, junto a la reducción de emisiones de CO2 y el aprovechamiento de los residuos del proceso, son pilares fundamentales de su estrategia.
La emisión de gases de efecto invernadero, una de las mayores preocupaciones, y su reducción ha alcanzado el límite tecnológico actual, por lo que se están explorando nuevas opciones. Pero eso no quiere decir que no se haya mejorado: desde 1970, las emisiones de CO2 por tonelada de acero se han reducido en más del 75% y en las últimas dos décadas la disminución ha sido del 50%.
El consumo de agua y los vertidos contaminantes también se han reducido drásticamente: un 95% menos de agua consumida desde 1960 gracias a su reutilización en un ciclo cerrado.
Casi el total de los residuos y subproductos del proceso se emplean con otros fines, buscando el ideal de economía circular, en el que los productos o sus componentes no se tiran sin más, sino que sirven para otros propósitos. Pongamos un ejemplo: las impurezas del metal refinado se pueden usar como árido para la construcción de carreteras o en la producción de cemento. La cáscara de laminación se puede reciclar casi al completo como materia prima en la siderurgia integral o para otros fines.
La producción española de acero se lleva a cabo bajo sistemas de gestión medioambiental certificados ISO 14001 o EMAS al 100%. Alrededor del 4,5% de los gastos de producción se destinan a inversiones medioambientales cercanas a los 70 millones de euros durante la última década.
Acero verde, el futuro de la siderurgia
Pero no solo es necesario hacer que los procesos y la forma de fabricar en la siderurgia mejoren, sino que los materiales también deben acompañar este cambio. ¿Es posible crear acero ‘ecológico’? El Foro Económico Mundial ya tiene su atención puesta en este tema y propone soluciones de todo tipo: desde grandes cambios tecnológicos hasta ajustes más pequeños y asequibles para lograr un acero más amigable con el medio ambiente.
Los cambios significativos, como la transición de la iluminación de gas a la eléctrica, pueden llevar décadas y requerir infraestructuras masivas. Sin embargo, son las mejoras pequeñas y graduales, como la optimización de la eficiencia en la combustión, las que generarán un impacto muy positivo sin ser costosas ni complicadas. Un ejemplo perfecto es la regulación precisa de la mezcla de oxígeno y gas natural, que produce una llama limpia y azul en estufas modernas, a diferencia de la llama sucia y amarilla de quemadores no regulados.
En todo este debate aparece el término ‘acero verde’, que no solo tiene que ver con el material en sí, sino con una forma de ver la producción completamente distinta. El objetivo es minimizar el impacto ambiental y reducir las emisiones de carbono. Este tipo de acero estaría dentro de la popular economía circular y ya tiene incluso pacto en la UE por el que se impulsa a las industrias a revisar sus procesos y cadenas de suministro para comprenderlas mejor y reducir así las emisiones de CO2. La tecnología juega un papel crucial, pues ayuda a las empresas a recopilar datos tanto de sus operaciones como de sus cadenas de suministro para tomar decisiones adecuadas o solucionar problemas de contaminación que no se habían tenido en cuenta hasta la fecha.
El mayor avance hacia la eco-siderurgia proviene de las fuentes de energía y métodos de producción. Tecnologías con bajas emisiones de carbono, como la producción directa de hierro reducido con hidrógeno (HRD), están surgiendo como alternativas a los altos hornos de carbón (AH).
El 60% de la producción europea de acero se basa en la producción de hierro AH, o lo que es lo mismo: aproximadamente 1.9 toneladas de CO2 por tonelada de acero. El 40% que falta se produce a partir de HRD con gas natural y, en algunos casos, utilizando chatarra reciclada, con emisiones más bajas entre 1.4 y 0.4 toneladas de CO2 por tonelada de acero. Aunque este proceso circular es más ecológico, el acero resultante se considera de calidad inferior y solo se puede utilizar en determinadas aplicaciones.
Para lograr una siderurgia sostenible, se deben adoptar prácticas y tecnologías que reduzcan las emisiones de carbono y minimicen el impacto ambiental, como pueden ser:
-Utilizar fuentes de energía renovables. La transición hacia energías limpias como la eólica, la solar o la hidroeléctrica en los procesos siderúrgicos puede reducir considerablemente las emisiones de CO2.
-Utilizar tecnologías de reducción directa de hierro. Se pueden utilizar tecnologías como la H-DR (reducción directa hidrogénica) y la H-Flash (reducción flash hidrogénica) para producir acero con menores emisiones de CO2, evitando pasar por el coque.
-Aplicar la captura y almacenamiento de carbono (CAC). La implementación de tecnologías de captura de carbono permite atrapar y almacenar de manera segura el CO2 liberado durante la producción de acero para que no llegue a la atmósfera.
-Promover el reciclaje y la economía circular. Por supuesto, fomentar el uso de acero reciclado y adoptar prácticas de economía circular reducirá la extracción de materia prima y disminuirá las emisiones asociadas.
-Mejorar la eficiencia energética. Optimizar los procesos de producción y el uso de energía en la industria siderúrgica puede reducir las emisiones de CO2.
-Invertir en I+D (investigación y desarrollo). La inversión en el desarrollo de tecnologías más limpias y eficientes es fundamental para avanzar hacia una siderurgia más sostenible y responsable con el medio ambiente.
La evolución de la siderurgia hacia un futuro más verde depende de los procesos y de la creación de estrategias sostenibles por parte de las empresas que ayuden a que el acero que empleamos sea más ecológico con el medio ambiente. Como especialistas en corte y mecanizado de tubos y perfiles de todo tipo de material férrico, en Initube somos conscientes de la necesidad del material que tratamos de buscar opciones menos contaminantes.
Por ello nuestra filosofía es mejorar día a día para aportar valor a las personas con las que trabajamos, y no solo a las empresas. Ponemos a tu disposición nuestra tecnología para que consigas un impacto positivo (y verde) en la productividad de tus procesos. Si tienes alguna duda o quieres solucionar alguna cuestión en concreto solamente tienes que ponerte en contacto con nuestro equipo
