Impulsamos las acerías del mañana con energía nuclear
Ahora que la industria del hierro y el acero avanza hacia la descarbonización de sus procesos, se necesitará una gran cantidad de energía libre de carbono, y la energía nuclear tiene muchas posibilidades de ser parte de la solución. Al convertirse en parte integral de una acería, la tecnología nuclear puede usarse para brindar electricidad, vapor e hidrógeno, a la vez que impulsa otras tecnologías para reducir las emisiones.
La industria del acero requiere una gran cantidad de energía y es un sector en el que reducir las emisiones es muy difícil. Actualmente, enfrenta numerosos desafíos en su estrategia de descarbonización. El proceso de fabricación de hierro con altos hornos usa coque que se fabrica a partir del carbón metalúrgico como materia prima clave para la reacción y como una fuente de energía, lo cual genera grandes cantidades de CO2 y representa la mayor parte de las emisiones de las acerías integradas.
Sin embargo, con la tecnología nuclear al alcance de la mano, podemos ayudar. Hay mucha sinergia al combinar plantas de energía nuclear con acerías y este artículo describe algunos de los principales caminos, y nos muestra cómo la energía nuclear puede ser parte de la solución para descarbonizar la industria del acero.
Reseña de algunas tecnologías de descarbonización
Las principales acerías han identificado al hierro directamente reducido (DRI, por sus siglas en inglés) como una forma de reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero. El DRI usa gas natural —e hidrógeno, como una alternativa con incluso menos emisiones— para reducir el mineral de hierro directamente, sin la necesidad de una fundición. Este método reduce las emisiones totales, en comparación con el uso de altos hornos, y brinda oportunidades para reducirlas aún más mediante el uso de hidrógeno para DRI, la fabricación de acero eléctrica y la captura de carbono.El suministro de hidrógeno libre de emisiones para la fabricación de hierro descarbonizada a menudo se ve limitado por la cantidad de energía eléctrica limpia disponible para la electrólisis.
Tradicionalmente, los hornos de oxígeno básicos para la fabricación de acero se usan en la etapa downstream de los altos hornos, en los que el oxígeno se sopla a través del hierro fundido para producir acero. Aunque este proceso requiere una cantidad mínima de electricidad, varios métodos de fabricación de acero en base a DRI requieren un nivel significativo de energía eléctrica. Esto incluye el conocido proceso de fabricación de acero con hornos de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en inglés), así como el proceso de fundición CRISP+ DRI de Hatch y el proceso de fabricación de acero directo CRISP de Hatch, que usan tecnología de horno de fundición eléctrico (ESF). En este contexto, se necesita con urgencia tener acceso a grandes cantidades de energía eléctrica confiable y libre de emisiones para ayudar a descarbonizar la industria del hierro y el acero.
Los Reactores Modulares Pequeños (SMR, por sus siglas en inglés) se han identificado como una de las tecnologías clave para ayudar con el desafío global de los gases de efecto invernadero, con ventajas clave en términos de confiabilidad, flexibilidad de ubicación y escalabilidad. Al producir electricidad y vapor a bajo costo y sin emisiones de gases de efecto invernadero, podemos proyectar que los SMR se ubicarán cerca de acerías integradas, operarán de manera independiente, y estarán interconectados con la planta para brindar vapor y electricidad, a la vez que proveen energía para la red local. Los SMR brindan energía y vapor constantes y confiables, lo cual es difícil de lograr con plantas de energía solar o eólica sin una inversión considerable en el almacenamiento de energía.
Electrificación de procesos e independencia del carbono
El aumento de la electrificación de los procesos y la independencia del carbono proveniente de combustibles fósiles es una de las tendencias dominantes en la descarbonización de la industria del hierro y el acero, y el avance de la energía nuclear puede ser una pieza clave de un futuro con cero emisiones netas en una acería integrada.
En este caso, la energía nuclear puede usarse para lo siguiente:
- Brindarle a la planta electricidad y vapor con cero emisiones de gases de efecto invernadero.
- Impulsar procesos de electrólisis y generar localmente hidrógeno libre de emisiones que puede usarse directamente en el proceso del DRI.
- Impulsar tecnologías de captura, utilización y almacenamiento de carbono que pueden integrarse en el proceso DRI para reducir aún más las emisiones. (La captura de carbono también puede usarse en la operación del alto horno para capturar emisiones).
- Vincular las capacidades de almacenamiento de energía eléctrica, de hidrógeno y térmica.
- Brindar sinergias adicionales (por ejemplo, usar el oxígeno de la electrólisis directamente en la acería, impulsar varias tecnologías de ciclo del carbono o conversión de gases de proceso).
Los SMR y su rol en la solución
Si bien muchas de estas tecnologías son nuevas, muchos proyectos de desarrollo y nuevas aplicaciones están activos actualmente. Juntos, presentan oportunidades únicas para reducir las emisiones de la industria del acero. Los SMR están emergiendo como una parte clave de la solución y pueden combinarse con otras tecnologías, como la electrificación, el almacenamiento en baterías y las energías renovables, para cumplir con los desafiantes objetivos en cuanto a emisiones de gases de efecto invernadero.
El tamaño de los SMR es una consideración importante y se debe vincular al tamaño y al requerimiento de energía total de la acería y la red local. Se deben considerar los posibles usos múltiples del vapor y la electricidad generados por el SMR, más allá del proceso de fabricación del acero, que puedan coincidir con las plantas de acero integradas, como la logística y el transporte, la minería y el procesamiento de minerales, la producción y la infraestructura del hidrógeno, la energía comercial y residencial, y la calefacción para el distrito. Hay muchas oportunidades de vincular la producción de SMR con energías renovables, almacenamiento de baterías y energía térmica, vehículos eléctricos y su infraestructura y otras tecnologías limpias como un conjunto completo de soluciones.
De esta forma, las áreas industriales muy densas pueden usar los SMR para cubrir las necesidades energéticas de varios usurarios con centros de energía nuclear de bajas emisiones, similar al concepto de centros de energía renovable o hidrógeno verde.De la misma forma, las áreas remotas también se podrían beneficiar con el acceso a energía limpia y libre de carbono, nuevas oportunidades laborales, nuevas inversiones y otras sinergias.
Comuníquese con nosotros para obtener más información sobre las formas en las que los SMR pueden cubrir las necesidades de las acerías y sobre la tecnología CRISP+ de Hatch, y la visión de brindar energía confiable y sin emisiones para la industria de la fabricación del acero y las comunidades cercanas.