Energia

ArcelorMittal, Thyssenkrupp e non solo: la corsa per ripulire il settore dell’acciaio

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acciaio inox

Le mosse del settore dell’acciaio tra i più inquinanti a livello industriale. L’approfondimento del Financial Times

Grattacieli e ponti, automobili e navi da crociera, pistole e lavatrici. Tutti hanno una cosa in comune: l’acciaio.

Come input chiave per l’ingegneria e la costruzione, è il metallo più usato al mondo e fornisce le basi della moderna economia industriale. Da quando l’inventore inglese Henry Bessemer sviluppò un metodo per produrre in massa e a basso costo la lega di ferro verso il 1850, è cresciuta un’industria tentacolare che oggi fattura 2,5 miliardi di dollari e dà lavoro a milioni di persone.

Ma proprio come i settori del petrolio e del carbone hanno affrontato una forte pressione negli ultimi anni, il ruolo dell’acciaio nella crisi climatica è ora sotto un esame molto più attento. Dalla Rustbelt americana al cuore manifatturiero della Cina, il modo dominante di fondere il ferro pompa nell’atmosfera enormi quantità di anidride carbonica, il principale responsabile del riscaldamento globale causato dall’uomo.

Al di fuori della produzione di energia, il settore siderurgico è il più grande produttore industriale di gas. Rappresenta il 7-9 per cento di tutte le emissioni dirette di combustibili fossili, secondo la World Steel Association, più del totale dell’India.

Mentre il cambiamento climatico sale nell’agenda politica globale e molti governi si impegnano a raggiungere ambiziosi obiettivi ambientali, è in atto una corsa contro il tempo per sviluppare versioni a bassa emissione di carbonio di questo materiale forte e versatile – scrive il FT.

“L’acciaio è un materiale molto importante per la società moderna. È stato prodotto da molto tempo a partire dal minerale di ferro, usando il carbone”, dice Martin Pei, direttore tecnico alla SSAB, un’azienda svedese in prima linea in questi sforzi.

“Se vogliamo davvero contribuire alla realizzazione degli obiettivi climatici fissati nell’accordo di Parigi, allora c’è un consenso abbastanza diffuso sul fatto che non basterà migliorare ulteriormente l’efficienza dell’altoforno. Servono urgentemente tecnologie rivoluzionarie”.

Dopo la diffusione di massa dell’energia rinnovabile nell’ultimo decennio, così come i recenti impegni di molte case automobilistiche del mondo di passare ai motori elettrici, le industrie pesanti come l’acciaio, il cemento e i prodotti petrolchimici che richiedono calore estremo sono una delle prossime frontiere nella decarbonizzazione dell’economia.

Per raggiungere gli obiettivi climatici ed energetici globali, le emissioni dell’industria dell’acciaio devono diminuire di almeno la metà entro la metà del secolo, secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia, con cali fino a zero perseguiti in seguito.

Alcuni dei più grandi produttori di acciaio del mondo, tra cui ArcelorMittal, Thyssenkrupp e il gruppo cinese Baowu, sono in varie fasi di trasformazione dei concetti di laboratorio in una realtà industriale. Alcuni hanno anche annunciato obiettivi per le cosiddette emissioni “nette zero”.

Faustine Delasalle, partner di Systemiq, una società di consulenza e investimento sulla sostenibilità, dice che il livello di sviluppo tecnico è incoraggiante. “Non siamo ancora al punto di essere pronti per il mercato, ma si sta procedendo relativamente velocemente e possiamo aspettarci una prima ondata di siti di produzione vicini allo zero prima del 2030”.

I piani più ambiziosi prevedono di abbandonare un principio di trasformazione della roccia in metallo scoperto nell’età del ferro, con il gas idrogeno “pulito” come nuova fonte di energia alternativa.

Tuttavia, la conversione di un’industria monolitica e lenta che sforna 2 miliardi di tonnellate di prodotto all’anno sarà un compito enorme. Tra gli ostacoli c’è il livello di investimento richiesto, che potrebbe arrivare a centinaia di miliardi di dollari – non facile in un business afflitto da un eccesso di offerta cronico e da oscillazioni volatili della redditività.

ArcelorMittal, il più grande produttore di acciaio europeo, ha stimato che la decarbonizzazione dei suoi impianti sul continente, in linea con l’obiettivo dell’UE di eliminare le emissioni nette di gas serra entro il 2050, costerà tra i 15 e i 40 miliardi di euro.

“Queste tecnologie aumenteranno il costo del nostro acciaio. Non è economico, e i nostri clienti dovrebbero essere pronti a pagare”, dice il presidente esecutivo Lakshmi Mittal.

Obiettivi di decarbonizzazione

Il motivo per cui l’acciaio è così ad alta intensità di carbonio deriva dal percorso principale di estrazione del ferro dal suo minerale. Torreggianti altiforni riscaldati a più di 1.000C sono caricati con il minerale, la calce e il coke, un combustibile derivato dal carbone metallurgico che rimuove le molecole di ossigeno dall’ossido di ferro. Un sottoprodotto di questa reazione chimica è la CO2.

“Una quantità significativa di energia è necessaria per riscaldare il minerale di ferro, per fonderlo e per separare effettivamente l’ossigeno dal ferro nella molecola di ossido di ferro”, spiega Ryan Smith, analista senior della società di consulenza CRU.

“Il vettore energetico a più basso costo è a base di carbonio. Questo, combinato con le sue proprietà ad alta temperatura, è ciò che rende il coke così importante per la produzione di ferro e acciaio e [è] davvero difficile da sostituire”.

Mentre i politici ambientali sognano una “economia circolare” in cui l’estrazione delle risorse e i rifiuti siano ridotti al minimo, il riciclo da solo non può fornire la risposta per l’acciaio, che è già il materiale più riutilizzato sulla terra.

I forni elettrici ad arco che fondono i rottami, piuttosto che convertire le materie prime, sono più piccoli, più flessibili ed emettono una frazione della CO2 degli altiforni. Oggi rappresentano poco meno del 30% della produzione globale di acciaio. Ma le forniture di rottame sono limitate, e i forni ad arco non possono sempre produrre la qualità richiesta per certe applicazioni, come l’automotive.

Di conseguenza, gli esperti dicono che ci sarà sempre bisogno di acciaio “vergine”, solo attraverso un metodo meno inquinante. I recenti eventi geopolitici hanno dato un nuovo impulso a questa ricerca.

Insieme all’adesione all’accordo sul clima di Parigi, che si impegna a limitare l’aumento della temperatura globale a ben meno di 2C, il presidente degli Stati Uniti Joe Biden ha proposto di creare un’agenzia di ricerca sul clima con obiettivi che includono “la decarbonizzazione del calore industriale necessario per produrre acciaio, cemento e prodotti chimici”.

Un’altra importante dichiarazione d’intenti è arrivata l’anno scorso, quando la Cina ha svelato un obiettivo per raggiungere la “neutralità del carbonio” entro il 2060. Ciò richiederà importanti aggiornamenti alle sue acciaierie, che sono responsabili di circa un terzo delle emissioni industriali del paese. Come fonte di metà dell’acciaio mondiale, la superpotenza asiatica esercita un’influenza fondamentale sulle dinamiche del mercato globale.

“La Cina oggi genera circa 2 tonnellate di CO2 per ogni tonnellata di acciaio che produce, mentre in Europa di solito si genera solo una tonnellata”, dice Michele Della Vigna, analista di investimenti di Goldman Sachs. “A lungo termine, diventa importante per la Cina dimostrare che le sue esportazioni non sono più carbon intensive dei beni prodotti in altri paesi”.

Per ora, le iniziative più avanzate per decarbonizzare la produzione di acciaio sono nell’UE – un riflesso delle sue regole ambientali più severe. Una politica di punta permette alle aziende di comprare e vendere certificati per coprire il loro inquinamento da carbonio. Nell’ambito di questo sistema di scambio di emissioni, il prezzo di una tonnellata di CO2 è aumentato di otto volte dal 2016 fino a quasi 40 euro.

Con altri paesi che stanno già gestendo o progettando di lanciare i propri mercati del carbonio, ci sono avvertimenti che il denaro degli azionisti potrebbe essere a rischio a causa del fallimento dei produttori di acciaio nell’agire sulle loro emissioni.
“Non si può avere l’acciaio che va avanti al suo ritmo attuale e poi sperare di raggiungere lo zero netto”, dice Carole Ferguson, capo della ricerca degli investitori al CDP, un gruppo no-profit di valutazione del clima. “Penso che non stia accadendo abbastanza velocemente, francamente. Bisogna davvero iniziare a fare gli investimenti ora per essere in grado di cambiare”.

Eppure, mentre le compagnie di combustibili fossili hanno iniziato a subire la pressione degli azionisti, c’è meno di una chiara comprensione tra gli investitori sui problemi e le possibili soluzioni per le industrie manifatturiere pesanti, dice Wolfgang Kuhn, direttore delle strategie del settore finanziario a ShareAction, una Ong che promuove gli investimenti responsabili.

“Il petrolio e il carbone, si sa che devono sparire. Anche i veicoli a combustione, devono sparire”, dice. “Con l’acciaio è più complicato”.

Riduzione dell’idrogeno

Un centinaio di miglia a sud del Circolo Polare Artico, si sta svolgendo un esperimento che mira a ribaltare secoli di metallurgia consolidata, sfruttando l’elemento più abbondante nell’universo.

In un impianto pilota a Lulea, nel nord della Svezia, SSAB inizierà presto delle prove utilizzando l’idrogeno gassoso per ridurre il minerale di ferro. Dice che questo si tradurrà praticamente in nessuna emissione di CO2, con il vapore acqueo come unico sottoprodotto.

Se provato a livello industriale, questo sarebbe a dir poco rivoluzionario. Tuttavia, i centri del progetto si basano sul reimpiego di un sistema esistente chiamato ferro ridotto diretto, che rappresenta una piccola percentuale della produzione di acciaio in tutto il mondo.

I forni DRI sono normalmente iniettati con gas naturale. SSAB userà invece gas idrogeno pulito, prodotto in un impianto chiamato elettrolizzatore alimentato dall’abbondante elettricità rinnovabile della Svezia. L’output sarà un intermedio solido, chiamato ferro spugnoso, che va in un forno ad arco elettrico, dove viene mescolato con rottami e raffinato in acciaio.

Lavorando a fianco di un’azienda elettrica e di un minatore di minerale di ferro, SSAB si trova a competere con rivali come l’austriaca Voestalpine e ArcelorMittal, che stanno sviluppando progetti simili.

“Dal laboratorio, sappiamo che in linea di principio l’H2 è in grado, nelle giuste condizioni, di ridurre il minerale di ferro a ferro metallico. Ma finora nessuno l’ha mai fatto su scala industriale”, dice Lutz Bandusch, un alto dirigente di ArcelorMittal, che già gestisce l’unico impianto DRI-EAF in Europa.

Un altro possibile ruolo dell’idrogeno è la sostituzione del carbone negli altiforni. Ma non è ancora la soluzione completa per la produzione di acciaio pulito. Per cominciare, il DRI centrato sull’H2 potrebbe dipendere da minerali di qualità superiore, secondo alcuni analisti. Poi c’è la questione della disponibilità.

“Aumentare la capacità di produzione degli elettrolizzatori e rendere il costo complessivo dell’H2 dall’elettricità più accessibile – questo sarà estremamente importante per l’industria dell’acciaio per decidere di convertirsi su larga scala dal processo dell’altoforno”, dice Martin Pei di SSAB.

Il gruppo svedese, che sta cercando di eliminare i combustibili fossili da ogni fase del processo di produzione dell’acciaio, ha stimato che il metallo proveniente dal suo percorso basato sull’idrogeno sarà inizialmente almeno dal 20 al 30 per cento più costoso.

“Crediamo che l’H2 sia la soluzione più probabile per arrivare a zero emissioni. La questione chiave è il costo”, dice Della Vigna di Goldman Sachs, che ritiene che diventerà economicamente redditizio ad un prezzo del carbonio di circa 220 dollari a tonnellata.

Tuttavia, affinché si passi in massa all’idrogeno pulito, ci dovrebbe essere una massiccia espansione delle infrastrutture di energia rinnovabile. La Germania, per esempio, richiederebbe un’energia rinnovabile aggiuntiva pari a circa il 20% del suo attuale consumo di elettricità per convertire il suo settore siderurgico al DRI basato sull’idrogeno verde, secondo l’International Renewable Energy Agency. Questo dimostra che l’industria siderurgica ha un margine di cambiamento limitato.

Se l’eliminazione totale della CO2 si trova a un estremo dello spettro, altre iniziative mirano a impedire la fuoriuscita dei gas o a prevedere soluzioni intermedie che potrebbero ridurre le emissioni nel tempo.

Nel suo stabilimento di Ghent in Belgio, ArcelorMittal sta costruendo un impianto che trasformerà il legno di scarto tossico in “biocarbone”, con un’impronta di CO2 inferiore, per sostituire una parte della varietà normale negli altiforni.

Nello stesso sito, ArcelorMittal sta spendendo 165 milioni di euro in attrezzature per catturare i gas di scarico. I microbi li convertiranno poi in etanolo, che può essere riciclato in prodotti chimici contenenti carbonio, come la plastica o i carburanti.

Tuttavia, gli ambientalisti che criticano i cosiddetti sistemi di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio sostengono che sono costosi, in gran parte non provati su scala e che distraggono dalla causa principale delle emissioni.
Kingsmill Bond, uno stratega energetico di Carbon Tracker, un think-tank, crede che il CCUS abbia un ruolo da svolgere nell’industria pesante. “Ma è l’ultimo 10 per cento. . . Sarà necessario, ma sarà l’ultimo pezzo, non il primo”.

Mentre i pesi massimi dell’industria lottano con quello che è diventato un dilemma quasi esistenziale, la sfida è attrarre nuovi operatori che sperano di scuotere un settore in cui l’interruzione è rara.

La start-up statunitense Boston Metals, nata dal Massachusetts Institute of Technology e sostenuta da Bill Gates, dice di aver ideato una tecnologia per produrre acciaio nuovo di zecca senza emissioni utilizzando l’elettricità.

In un metodo non dissimile dalla produzione di alluminio, la corrente passa attraverso una cella. Questa consiste in un guscio d’acciaio con bordi di 2 metri, che all’interno contiene ciò che l’azienda chiama una “zuppa di ossidi fusi” tra cui il minerale di ferro.

Lontano dagli altiforni alti fino a 35 metri che si possono vedere nelle grandi acciaierie, l’idea è che Boston Metal fornirà piccole unità modulari ai siti di produzione che possono essere scalati in linea con la domanda. L’amministratore delegato Tadeu Carneiro lo descrive come “l’inverso di una batteria”.

“Noi iniettiamo elettricità”, dice. “La cella sputerà fuori un ferro molto puro, dove si possono aggiungere gli altri elementi per ottenere l’acciaio di alta qualità”.

L’azienda fondata nove anni fa ha recentemente ricevuto investimenti dalle compagnie minerarie BHP Group e Vale, portando il suo finanziamento totale a più di 100 milioni di dollari, e punta alla commercializzazione su larga scala entro il 2025.

“Se abbiamo il costo dell’elettricità allo stesso livello che hanno oggi i produttori di alluminio, cioè da 15 a 35 dollari per megawatt-ora, saremo competitivi senza una carbon tax”, dice Carneiro. “Questo cambierà davvero il mondo”.

Se l’acciaio verde deve davvero avere un impatto nella lotta contro il cambiamento climatico, l’industria non può trattarlo come un prodotto di nicchia e di qualità. In un business delle materie prime in cui il costo è il re, il sostegno dei contribuenti sarà probabilmente necessario durante la transizione, mentre le aziende tradizionali lavorano per rendere i nuovi processi produttivi più efficienti e competitivi.

“Il governo europeo ha permesso l’imposizione fiscale in modo da poter sostenere la crescita delle energie rinnovabili”, dice Mittal.

“Stiamo dicendo che allo stesso modo ci dovrebbe essere qualche tipo di meccanismo o quadro politico [e] supporto per l’industria dell’acciaio in modo da investire nello sviluppo dei progetti in progetti commerciali a pieno titolo”.

Un’altra considerazione importante per i politici è il commercio, dato che l’acciaio è una delle materie prime più scambiate a livello internazionale, con frequenti accuse di dumping a prezzi bassi.

Oltre al finanziamento di progetti sostenibili nell’ambito del suo “European Green Deal”, Bruxelles sta ora elaborando piani per un “meccanismo di aggiustamento del margine del carbonio” che imporrebbe una tassa di CO2 su alcune merci che entrano nel blocco. L’idea è quella di evitare che prodotti stranieri a basso costo con un grande impatto ambientale minino le aziende nazionali che investono in costose tecnologie verdi.

Tuttavia, anche se questo stabilisce un prezzo implicito del carbonio nei mercati internazionali, alcuni si chiedono se i numeri sono lì per incoraggiare l’adozione diffusa di tecnologie pulite.

“Dal punto di vista dei costi e dell’analisi economica, non vediamo ancora le condizioni giuste per facilitare un cambiamento all’ingrosso in tutto il settore”, dice Smith della CRU.

Ma Doug Parr, capo scienziato di Greenpeace UK, vede una ragione per l’ottimismo: “Lo slancio sembra essere maggiore che nell’industria del cemento o dei prodotti chimici. Potrebbe essere un banco di prova di come un’industria va avanti”.

 

Articolo tratto dalla rassegna stampa estera di Eprcomunicazione

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