Hidrógeno renovable para descarbonizar la industria del acero y recuperar materias primas críticas

El proyecto HÉROES investiga el uso del hidrógeno renovable para recuperar hierro de escorias siderúrgicas, reducir la huella de carbono de la industria del acero y fomentar la economía circular.

Durante años, el hidrógeno renovable se ha asociado principalmente a la movilidad, el almacenamiento de energía o la sustitución del gas natural en determinados procesos industriales. Sin embargo, su potencial va mucho más allá. Hoy comienza a consolidarse como una herramienta capaz de transformar algunos de los sectores industriales más difíciles de descarbonizar, entre ellos la siderurgia.

Un buen ejemplo es el proyecto HÉROES, una iniciativa de investigación que estudia cómo utilizar hidrógeno como agente reductor para recuperar hierro contenido en las escorias generadas durante la fabricación del acero. Si la tecnología demuestra su viabilidad a escala industrial, no solo contribuiría a reducir las emisiones de CO₂ del sector, sino que también permitiría convertir un residuo industrial en una nueva fuente de materias primas, impulsando un modelo de producción mucho más circular.

La siderurgia, uno de los grandes retos de la transición energética

La fabricación de acero constituye uno de los pilares de la economía moderna. Está presente en edificios, infraestructuras, vehículos, maquinaria industrial, electrodomésticos o aerogeneradores. Sin acero sería imposible desarrollar gran parte de la transición energética.

Pero también es una de las industrias con mayor impacto climático.

La producción de acero representa aproximadamente entre el 7 % y el 9 % de las emisiones globales de dióxido de carbono, debido principalmente al uso de carbón como agente reductor para obtener hierro metálico a partir de minerales ricos en óxidos de hierro. Diversas estrategias buscan reducir esa huella ambiental, desde la electrificación de procesos hasta el empleo de chatarra reciclada o la sustitución del carbono por hidrógeno renovable.

En este contexto, el proyecto HÉROES plantea una aplicación innovadora del hidrógeno: utilizarlo no para fabricar acero desde mineral, sino para recuperar hierro que actualmente permanece atrapado en los residuos del propio proceso siderúrgico.

¿Qué son las escorias siderúrgicas?

Durante la fabricación del acero se generan grandes cantidades de escorias siderúrgicas, un subproducto formado por óxidos, silicatos y otros compuestos minerales que ayudan a eliminar impurezas del acero líquido.

Aunque muchas de estas escorias ya encuentran aplicaciones en la construcción o en la fabricación de cementos, todavía contienen una cantidad significativa de hierro en forma de óxidos metálicos.

Ese hierro no puede reutilizarse directamente y, en gran medida, termina perdiéndose como recurso.

Se estima que las escorias procedentes de hornos de arco eléctrico pueden contener hasta un 40 % de óxidos de hierro, lo que representa un importante potencial de recuperación de materias primas.

El papel del hidrógeno: recuperar, no crear hierro

Uno de los aspectos más interesantes del proyecto HÉROES es que ayuda a comprender una función menos conocida del hidrógeno renovable.

El hidrógeno no genera hierro nuevo.

Lo que hace es actuar como agente reductor, es decir, eliminar el oxígeno que mantiene al hierro combinado químicamente dentro de los óxidos presentes en la escoria.

Como resultado de esa reacción:

los óxidos de hierro se transforman nuevamente en hierro metálico; el hidrógeno se combina con el oxígeno formando vapor de agua; se evita la utilización de carbono como agente reductor, reduciendo potencialmente las emisiones de CO₂ asociadas al proceso.

Desde el punto de vista químico, se trata de un proceso conocido desde hace décadas, pero cuya aplicación sobre residuos siderúrgicos abre una nueva línea de investigación con gran interés industrial.

De un residuo industrial a una nueva materia prima

La propuesta de HÉROES encaja plenamente dentro de los principios de la economía circular.

En lugar de considerar las escorias como un residuo de bajo valor, el proyecto las trata como un yacimiento urbano de materias primas.

Esto supone varias ventajas:

• recuperar hierro que puede reincorporarse al proceso siderúrgico;
• reducir la extracción de mineral de hierro;
• disminuir el volumen de residuos industriales;
• mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de recursos.

En un contexto de creciente demanda mundial de metales para la electrificación, las energías renovables o la fabricación de baterías, la recuperación de materias primas secundarias adquiere un enorme valor estratégico.

Cada tonelada de hierro recuperada implica una menor presión sobre los recursos naturales y una reducción del impacto ambiental asociado a la minería.

Investigación de laboratorio con visión industrial

Actualmente, HÉROES se encuentra en fase de investigación.

Los ensayos se desarrollan en hornos experimentales donde la escoria se funde y se hace pasar hidrógeno a través del material en condiciones cuidadosamente controladas de temperatura, composición y tiempo de reacción.

Durante el proceso, el hierro metálico recuperado se separa del resto de componentes gracias a su mayor densidad, acumulándose en el fondo del reactor.

Paralelamente, el equipo investigador desarrolla modelos termoquímicos y simulaciones que permiten comprender mejor las reacciones, optimizar las condiciones de operación y evaluar la futura escalabilidad industrial del proceso.

Aunque todavía no se trata de una tecnología implantada comercialmente, representa un ejemplo del tipo de innovación que será necesaria para alcanzar una industria climáticamente neutra.

El hidrógeno renovable amplía su papel en la industria

Durante mucho tiempo, el hidrógeno se ha presentado principalmente como un combustible alternativo.

Sin embargo, proyectos como HÉROES muestran que su verdadera importancia puede residir en algo aún más profundo: convertirse en una herramienta de transformación industrial.

En muchos procesos químicos y metalúrgicos el hidrógeno puede sustituir al carbono como agente reductor, eliminando una de las principales fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero.

Esto amplía enormemente su ámbito de aplicación.

Ya no hablamos únicamente de producir energía limpia, sino también de fabricar materiales, recuperar recursos y rediseñar procesos industriales completos desde una perspectiva baja en carbono.

Beneficios sociales, industriales y energéticos

El interés de HÉROES trasciende el ámbito científico.

Si este tipo de tecnologías alcanza la madurez industrial, sus beneficios podrían extenderse a numerosos ámbitos.

Desde el punto de vista ambiental, contribuirían a reducir emisiones de CO₂ y favorecer un uso más eficiente de los recursos naturales.

En el plano industrial, mejorarían la competitividad de la siderurgia europea mediante procesos más eficientes y menos dependientes de materias primas vírgenes.

Desde una perspectiva energética, aumentarían el valor añadido del hidrógeno renovable, impulsando nuevas oportunidades para su producción y utilización en sectores difíciles de electrificar.

Y, desde un enfoque social, favorecerían la creación de empleo cualificado ligado a la innovación tecnológica, el reciclaje avanzado de materiales y la modernización de la industria pesada.

Mucho más que un combustible

Uno de los grandes mensajes que deja el proyecto HÉROES es que el hidrógeno renovable no debe entenderse únicamente como un sustituto de los combustibles fósiles. También puede convertirse en un reactivo industrial estratégico capaz de recuperar materias primas, reducir residuos y acelerar la transición hacia una economía más circular.

La descarbonización de la industria no dependerá de una única tecnología, sino de la combinación de múltiples soluciones complementarias. En ese escenario, iniciativas como HÉROES demuestran que la innovación puede surgir precisamente donde hasta ahora solo se veían residuos.

Transformar escorias siderúrgicas en una nueva fuente de hierro mediante hidrógeno renovable representa mucho más que un avance tecnológico: es un ejemplo de cómo la transición energética puede ir de la mano de la economía circular, la eficiencia en el uso de los recursos y la competitividad industrial.

Porque, en el futuro, el hidrógeno renovable no solo ayudará a producir energía limpia. También puede contribuir a fabricar una industria más resiliente, más eficiente y mejor preparada para responder a los desafíos climáticos y económicos del siglo XXI.

 

Créditos vídeo:  Unión de Empresas Siderúrgicas  (UNESID)

Carola de Celada Casero, ingeniera e investigadora del CSIC.