Il vero progresso dell’acciaio verde

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Il think tank britannico ReThink Energy ha prodotto il suo ultimo rapporto sulla transizione dell’industria siderurgica, Green Steel Premium, Myth or Reality. Il vero acciaio verde è possibile, e ora probabile. Esaminano gli effetti derivanti dall’invasione russa dell’Ucraina e il conseguente impatto sul prezzo dell’energia, nonché gli impatti dell’Inflation Reduction Act degli Stati Uniti.

Elettrificazione dell'industria siderurgica. Grafico per gentile concessione di ReThink Energy.

Prevedono la rapida elettrificazione dell’industria siderurgica globale a metà del prossimo decennio – vedi il grafico sopra. Decarbonizzare l’industria sarà scomodo, ma non impossibile grazie all’idrogeno verde.

I costi di produzione del minerale di ferro, del carbone, del gas naturale, dell’idrogeno e dell’elettricità determinano quanto sarà economico o costoso l’acciaio.

Esistono due principali metodi di produzione primaria dell'acciaio: "il percorso BF/BOF (altoforno/forno ad ossigeno di base) e il percorso DRI/EAF (riduzione diretta del ferro/forno ad arco elettrico)". Il percorso BF/BOF "rappresenta il 69% della produzione globale e richiede minerale di ferro come materia prima che viene ridotto in un altoforno a 1.000 gradi Celsius con l'aiuto di carbone da coke in assenza di aria. L'ossigeno rimosso reagisce con il carbonio e produce emissioni di CO2.Il ferro liquido è il prodotto principale di un altoforno che viene poi spostato in un forno a ossigeno basico dove l'ossigeno viene soffiato attraverso il liquido per abbassare il suo contenuto di carbonio e infine produrre acciaio grezzo liquido.Cromo e nichel sono tra i tanti elementi e composti che possono essere aggiunti all’acciaio grezzo – formando in questo caso l’acciaio inossidabile – per produrre uno dei 2.500 diversi gradi di acciaio in uso oggi”.

Per ogni tonnellata di acciaio vengono prodotte 1,9 tonnellate di emissioni di CO2.

Nelle procedure DRI/EAF, "la prima fase è la riduzione diretta del ferro che prende il minerale di ferro e lo riduce con idrogeno o gas naturale e anidride carbonica a 800 gradi Celsius per creare una spugna di ferro. Questa viene poi fusa in un forno elettrico forno ad arco per creare acciaio grezzo liquido."

La produzione di una tonnellata di acciaio attraverso il percorso DRI/EAF richiede tra 3,5 MWh e 5,0 MWh di input energetico totale. Attualmente, questo rilascia 1,15 tonnellate di CO2 per tonnellata di acciaio prodotto. Esiste un potenziale molto maggiore per decarbonizzare il percorso DRI rispetto al percorso BF/BOF utilizzando solo idrogeno verde nel processo di riduzione ed energia rinnovabile per far funzionare il forno elettrico ad arco. Potrebbe essere possibile eliminare completamente le emissioni ovunque.

L'acciaio verrebbe quindi designato in base al colore, acciaio grigio prodotto utilizzando idrogeno creato dal metano, acciaio verde prodotto utilizzando idrogeno creato dall'elettrolisi dell'acqua e alimentato da energia rinnovabile.

L'acciaio prodotto dal riciclaggio dei rottami è etichettato come produzione di acciaio secondario. Al momento, ciò rappresenta solo il 20% della produzione. ReThink Energy prevede che questa percentuale cresca fino a circa il 35% entro il 2050, man mano che verrà riciclato più acciaio.

Sebbene il minerale di ferro venga estratto in circa 50 paesi, la maggior parte proviene da Australia e Brasile. Anche i costi di spedizione devono essere presi in considerazione nel costo di produzione dell'acciaio sia per il minerale di ferro che per il carbone. Il prezzo del gas naturale determinerà il prezzo dell’acciaio a breve termine, il prezzo dell’idrogeno lo farà a lungo termine.

Con la crisi energetica in corso, il prezzo del carbone è aumentato vertiginosamente. Ciò sembra aver ridotto il divario tra il costo dell’acciaio verde e quello dell’acciaio tradizionale, avvicinando un po’ il momento in cui l’acciaio verde supererà il suo rivale tradizionale.

Con l’introduzione della carbon border tax in Europa nel 2026, gli utilizzatori dell’acciaio dovranno pagare un premio per l’acciaio verde? Potrebbe valerne la pena per evitare l’imposta e poter dire ai consumatori più esigenti che i loro prodotti sono realizzati in modo sostenibile.

ReThink Energy prevede che l’acciaio verde sarà la forma di acciaio più economica prodotta negli Stati Uniti entro i prossimi 12 mesi. Negli Stati Uniti l’idrogeno viene già prodotto a prezzi ragionevolmente economici. Aggiungete a ciò il sussidio annunciato nell’IRA, e se ci sarà una fornitura di idrogeno verde, l’acciaio verde sarà l’acciaio più economico. "Attualmente il modo più economico per produrre acciaio nel Nord America è attraverso il processo Gas-DRI/EAF: 836,15 dollari."