Un nuovo adattamento per ridurre le emissioni dell’industria siderurgica

I ricercatori dell’Università di Birmingham hanno progettato un nuovo adattamento che potrebbe ridurre di quasi il 90% le emissioni di anidride carbonica dell’industria siderurgica.

Tutto ciò grazie ad un sistema di riciclo del carbonio che potrebbe sostituire il 90% del coke tipicamente utilizzato negli attuali sistemi altiforni-forni ad ossigeno basico e che produce ossigeno come biprodotto.

Ideato dal professor Yulong Ding e dalla dott.ssa Harriet Kildahl della School of Chemical Engineering, il sistema è descritto in dettaglio in un documento pubblicato sul Journal of Cleaner Production, che mostra che se implementato nel solo Regno Unito, potrebbe offrire risparmi sui costi di 1,28 miliardi di sterline in cinque anni, riducendo le emissioni complessive del Regno Unito del 2,9%.

Le attuali proposte per la decarbonizzazione del settore siderurgico si basano sulla graduale eliminazione degli impianti esistenti e sull’introduzione di forni elettrici ad arco alimentati da elettricità rinnovabile. Tuttavia, i costi si aggirerebbero a più di 1 miliardo di sterline, rendendo il passaggio economicamente irrealizzabile. Al contrario del sistema proposto, che può invece essere adattato agli impianti esistenti.

La maggior parte dell’acciaio mondiale viene prodotto tramite altiforni che producono ferro dal minerale dello stesso elemento e forni a ossigeno basico che trasformano quel ferro in acciaio.

Il processo è intrinsecamente ad alta intensità di carbonio, utilizzando coke metallurgico prodotto dalla distillazione distruttiva del carbone in una cokeria, che reagisce con l’ossigeno nel getto d’aria calda per produrre monossido di carbonio. Questo reagisce con il minerale di ferro nella fornace per produrre CO2. Il gas superiore della fornace contiene principalmente azoto, CO e CO2, che viene bruciato per aumentare la temperatura del getto d’aria fino a 1.200-1.350°C in una stufa calda prima di essere immesso nella fornace, con CO2 e N2 (anche contenente NOx) emesso nell’ambiente.

Il nuovo sistema di riciclaggio cattura la CO2 dal gas superiore e la riduce a CO utilizzando un reticolo minerale cristallino noto come “perovskite“. Il materiale è stato scelto in quanto le reazioni avvengono in un intervallo di temperature (700–800°C) che possono essere alimentate da fonti di energia rinnovabile e/o generate utilizzando scambiatori di calore collegati agli altiforni.

Sotto un’alta concentrazione di CO2 , la perovskite scinde il biossido di carbonio in ossigeno, che viene assorbito nel reticolo, e CO, che viene reimmessa nell’altoforno. La perovskite può essere rigenerata nella sua forma originale in una reazione chimica che avviene in un ambiente a basso contenuto di ossigeno. L’ossigeno prodotto può essere poi utilizzato nel forno ad ossigeno basico per produrre acciaio.

La produzione di ferro e acciaio è il più grande emettitore di CO2 di tutti i settori industriali di fondazione, rappresentando il 9% delle emissioni globali. Secondo l’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA), è necessario raggiungere una riduzione del 90% delle emissioni entro il 2050 per limitare il riscaldamento globale a 1,5°C.