Oltre l’elettricità: l’idrogeno è la chiave per una fusione e una raffinazione più ecologica?

May 29, 2024

Nell’industria mineraria e dei metalli, i principali responsabili delle emissioni di CO2 sono i processi di fusione e raffinazione. Ad oggi, gran parte degli sforzi di decarbonizzazione del settore si sono concentrati sull’elettrificazione. Tuttavia, stiamo iniziando a vedere uno spostamento verso l’idrogeno come sostituto dei combustibili fossili nei processi metallurgici.

Il nostro recente rapporto, "Oltre l'elettricità: l'idrogeno è la chiave per una fusione e una raffinazione più ecologiche?", fornisce un'analisi delle emissioni di biossido di carbonio equivalente (CO2e) "dalla culla al cancello" Scope 1 e 2 per il 2023.

L’analisi è stata condotta utilizzando i dati del nostro strumento di benchmarking delle emissioni (EBT), che copre le emissioni derivanti dalle attività minerarie e dalle operazioni di fusione e raffinazione primaria.

Il rapporto delinea le considerazioni chiave di cui le organizzazioni devono essere consapevoli nei loro sforzi di decarbonizzazione. Comprendere i vantaggi dell’idrogeno nelle catene del valore del ferro, dell’acciaio e dei non ferrosi aiuterà inoltre gli investitori a prendere decisioni più informate.

Oggi condivideremo alcune delle preziose informazioni emerse dal rapporto. Per scaricare un estratto più dettagliato del rapporto, compilare il modulo nella parte superiore della pagina.

I processi di fusione e raffinazione che producono metalli chiave rappresentano una quantità significativa di gas serra (GHG). Insieme, acciaio, alluminio, rame e zinco rappresentano quasi il 9,5% delle emissioni globali.

L’industria del ferro e dell’acciaio è attualmente il più alto emettitore di gas serra tra i metalli, contribuendo per il 7,0% al totale delle emissioni globali. Il settore dell'alluminio rappresenta il 2,0%, mentre rame e zinco rappresentano lo 0,2% e lo 0,1%.

Considerata la gamma di differenze tra il 10% degli emettitori maggiori e quelli minori di queste emissioni, è chiaro che ciascuna catena del valore della produzione richiede un approccio unico alla decarbonizzazione.

Il nostro rapporto rileva che la produzione di ferro e acciaio rappresenta il 93% delle emissioni di gas serra nell’industria mineraria e dei metalli a causa dell’uso del carbone nelle reazioni metallurgiche. Al contrario, la produzione di metalli non ferrosi rappresenta il 62% delle emissioni dovute al mix di combustibili in loco nelle centrali elettriche o nella rete elettrica.

Nonostante la necessità di decarbonizzare questi processi, attualmente la maggior parte degli sforzi globali si concentrano sugli obiettivi di consumo elettrico. A loro volta, le emissioni di combustibili fossili, soprattutto nel settore non ferroso, rimangono in gran parte irrisolte.

Pertanto, c’è una chiara necessità per le organizzazioni di guardare oltre le misure relative all’elettricità verde e di concentrarsi anche sulle innovazioni tecnologiche che affrontano il più ampio mix di produzione di energia.

Nella produzione di ferro e acciaio, il 93% delle emissioni proviene dal processo di fusione, che comprende l’uso di altiforni, cokeria e impianti di sinterizzazione.

Nelle operazioni di raffineria, la produzione dell’acciaio e l’uso di impianti di fusione rappresentano un altro 5% delle emissioni. Nel complesso, l’impatto del carbonio della produzione dell’acciaio rappresenta un significativo 92% delle emissioni, in gran parte derivanti dalla combustione di combustibili ricchi di carbonio.

L'uso dell'idrogeno in sostituzione degli altiforni è stato ampiamente studiato. La ricerca suggerisce che il combustibile può agire come un pulitore, rendendolo un’alternativa efficace al carbone e al coke grazie alla sua capacità di ridurre il carbonio nel processo di riduzione diretta del ferro (DRI).

La nostra ricerca rileva che il 78% delle emissioni della catena del valore dell’alluminio deriva dal processo di fusione, dalla fonderia e dall’elettrolisi. Le emissioni di elettrolisi derivanti dal processo di riduzione vanno da 0 a 14 tonnellate di CO2e/tonnellata di alluminio.

Analizzando ulteriormente il processo di raffinazione dell’alluminio, il 70% delle emissioni deriva dal vapore durante la digestione e il 30% proviene dalla combustione di combustibili fossili nella calcinazione.

L’azienda norvegese di alluminio Hydro ha condotto esperimenti nel suo impianto di Navarra e ha scoperto che l’idrogeno potrebbe fungere da sostituto del gas naturale nelle fonderie e nei processi di digestione.

Allo stesso modo, il gruppo minerario anglo-australiano Rio Tinto e la giapponese Sumitomo stanno attualmente lavorando a una proposta per la costruzione di un impianto pilota a idrogeno che sperimenterà la raffinazione dell'allumina a basso contenuto di carbonio. L’iniziativa utilizzerà un elettrolizzatore da 2,5 MW con una capacità di produzione di oltre 250 tonnellate di idrogeno all’anno, che potrebbe aprire la strada all’adozione dell’idrogeno in tutto il settore.