Evaluación Tecno-Económica de la Integración del Hidrógeno para la Descarbonización de la Industria del Acero: Un Estudio de Caso
Autores: Joyo, Farhan Haider; Groppi, Daniele; Villani, Lorenzo; Irfan, ; Astiaso Garcia, Davide
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación Tecno-Económica de la Integración del Hidrógeno para la Descarbonización de la Industria del Acero: Un Estudio de Caso
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Hierro
Industria del acero
Emisiones de gases de efecto invernadero
Hidrógeno verde
Descarbonización
Producción de acero primario
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La industria del hierro y el acero es una de las mayores fuentes industriales de emisiones de gases de efecto invernadero. Este documento examina el potencial del hidrógeno verde como agente reductor para descarbonizar la producción de acero primario, centrándose en la acería integrada de Taranto en el sur de Italia. Produciendo alrededor de 3.5 Mt de acero bruto anualmente, la planta también se encuentra entre los mayores emisores del país, con emisiones de CO2 de aproximadamente 8 Mt por año a una intensidad típica de horno alto (2.2 tCO2/t de acero). El análisis cuantifica la demanda de hidrógeno necesaria para reemplazar los combustibles fósiles en la reducción del mineral de hierro y evalúa la viabilidad técnico-económica de satisfacerla con hidrógeno verde. Utilizando DWSIM (software de simulación de procesos químicos de código abierto, v9.0.2) para la electrólisis del agua alimentada por energías renovables, el estudio estima tanto las reducciones de emisiones de CO2 como los impactos en costos de la producción de acero basada en hidrógeno. Los resultados muestran que la integración del hidrógeno verde en Taranto podría lograr una descarbonización profunda al reducir las emisiones en más del 90%, con un costo de hidrógeno nivelado en el caso base (LCOH) de 3.6 EUR/kg y un costo de producción de acero verde de 653 EUR/t. Con suposiciones optimistas (electricidad renovable a 40 EUR/MWh y CAPEX del electrólito reducido a la mitad a 500 EUR/kW), el costo del hidrógeno podría reducirse a 2.3 EUR/kg, haciendo que el acero verde sea competitivo en costo con el acero convencional e implicando un precio de carbono de equilibrio de menos de 60 EUR/t. Los análisis de sensibilidad destacan que la caída de los precios de la electricidad renovable, las políticas de carbono de apoyo y los proyectos de demostración exitosos son habilitadores clave para la viabilidad económica. Los hallazgos subrayan que el hidrógeno renovable puede ser una vía de descarbonización viable para el acero cuando se combina con mejoras tecnológicas continuas y apoyo político.
Descripción
La industria del hierro y el acero es una de las mayores fuentes industriales de emisiones de gases de efecto invernadero. Este documento examina el potencial del hidrógeno verde como agente reductor para descarbonizar la producción de acero primario, centrándose en la acería integrada de Taranto en el sur de Italia. Produciendo alrededor de 3.5 Mt de acero bruto anualmente, la planta también se encuentra entre los mayores emisores del país, con emisiones de CO2 de aproximadamente 8 Mt por año a una intensidad típica de horno alto (2.2 tCO2/t de acero). El análisis cuantifica la demanda de hidrógeno necesaria para reemplazar los combustibles fósiles en la reducción del mineral de hierro y evalúa la viabilidad técnico-económica de satisfacerla con hidrógeno verde. Utilizando DWSIM (software de simulación de procesos químicos de código abierto, v9.0.2) para la electrólisis del agua alimentada por energías renovables, el estudio estima tanto las reducciones de emisiones de CO2 como los impactos en costos de la producción de acero basada en hidrógeno. Los resultados muestran que la integración del hidrógeno verde en Taranto podría lograr una descarbonización profunda al reducir las emisiones en más del 90%, con un costo de hidrógeno nivelado en el caso base (LCOH) de 3.6 EUR/kg y un costo de producción de acero verde de 653 EUR/t. Con suposiciones optimistas (electricidad renovable a 40 EUR/MWh y CAPEX del electrólito reducido a la mitad a 500 EUR/kW), el costo del hidrógeno podría reducirse a 2.3 EUR/kg, haciendo que el acero verde sea competitivo en costo con el acero convencional e implicando un precio de carbono de equilibrio de menos de 60 EUR/t. Los análisis de sensibilidad destacan que la caída de los precios de la electricidad renovable, las políticas de carbono de apoyo y los proyectos de demostración exitosos son habilitadores clave para la viabilidad económica. Los hallazgos subrayan que el hidrógeno renovable puede ser una vía de descarbonización viable para el acero cuando se combina con mejoras tecnológicas continuas y apoyo político.