Nuovi adattamenti per gli altiforni potrebbero ridurre le emissioni della produzione dell’acciaio del 90%.

I ricercatori dell’Università di Birmingham hanno progettato un nuovo adattamento per i forni siderurgici esistenti che potrebbe ridurre le emissioni di anidride carbonica (CO2) dell’industria siderurgica di quasi il 90%.

In un comunicato stampa, l’università ha spiegato che questa riduzione radicale è ottenuta attraverso un sistema di riciclaggio del carbonio a “circuito chiuso”, che potrebbe sostituire il 90% del coke tipicamente utilizzato negli attuali sistemi di forni ad ossigeno di altoforno e produce ossigeno come sottoprodotto.

Ideato dal professor Yulong Ding e dalla dottoressa Harriet Kildahl della School of Chemical Engineering dell'Università di Birmingham, il sistema è descritto in dettaglio in un articolo pubblicato sul Journal of Cleaner Production, che mostra che, se implementato nel solo Regno Unito, potrebbe garantire risparmi sui costi di 1,28 miliardi di sterline in 5 anni riducendo le emissioni complessive del Regno Unito del 2,9%.

Il professor Ding ha dichiarato: “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, la costruzione di un impianto con forno elettrico ad arco può costare oltre 1 miliardo di sterline, il che rende questo passaggio economicamente irrealizzabile nel tempo rimanente per rispettare l’Accordo di Parigi sul clima. Il sistema che proponiamo può essere adattato agli impianti esistenti, il che riduce il rischio di asset non recuperabili e sia la riduzione di CO2 che il risparmio sui costi si vedono immediatamente”.

La maggior parte dell'acciaio mondiale viene prodotta tramite altiforni che producono ferro dal minerale di ferro e forni ad ossigeno basico che trasformano il ferro in acciaio.

Il processo è intrinsecamente ad alta intensità di carbonio e utilizza coke metallurgico prodotto dalla distillazione distruttiva del carbone in una cokeria, che reagisce con l'ossigeno nell'aria calda per produrre monossido di carbonio. Questo reagisce con il minerale di ferro nella fornace per produrre CO2. Il gas di scarico del forno contiene principalmente azoto, CO e CO2, che vengono bruciati per aumentare la temperatura dell'aria compressa fino a 1.200-1.350 °C in una stufa calda prima di essere soffiati nel forno, con CO2 e N2 (contenenti anche NOx) emessi nel l'ambiente.

Il nuovo sistema di riciclaggio cattura la CO2 dal gas di superficie e la riduce in CO utilizzando un reticolo minerale cristallino noto come materiale "perovskite". Il materiale è stato scelto perché le reazioni avvengono entro un intervallo di temperature (700-800°C) che può essere alimentato da fonti energetiche rinnovabili e generato utilizzando scambiatori di calore collegati agli altiforni.

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Sotto un'elevata concentrazione di CO2, la perovskite divide la CO2 in ossigeno, che viene assorbito nel reticolo, e CO, che viene reimmessa nell'altoforno. La perovskite può essere rigenerata alla sua forma originale in una reazione chimica che avviene in un ambiente a basso contenuto di ossigeno. L'ossigeno prodotto può essere utilizzato nel forno a ossigeno basico per produrre acciaio.

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