¿Como se puede emplear el fierroesponja (hierro muy poroso) como fuente reciclable de hidrógeno?
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Respuesta:
Es bien conocido que la obtención del hierro se basa en “reducir” los óxidos minerales de ese metal, es decir, eliminar su oxígeno por un medio que reaccione con él, habitualmente a elevada temperatura: el horno alto es el paradigma de dicha reacción, conseguida a través del carbón de cok, en una columna donde capas alternadas de mineral y de cok, mantenidas en combustión reductora por soplado de aire, consiguen producir hierro líquido de contenidos variables de carbono, habitualmente entre 3,5 y 4,5%.
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Este hierro fundido puede volver a ser procesado para obtener aceros a través de diferentes métodos metalúrgicos. La producción del hierro fundido por horno alto es un proceso emisor de elevadas cantidades de gases de efecto invernadero (CO2) y partículas sólidas, a pesar de los cada vez más eficientes equipos de filtrado.
Con el fin de reducirlas se han desarrollado otros procesos para la reducción del mineral de hierro, como el llamado de reducción directa, a llevar a cabo en diversos tipos de hornos, reactor, rotativo, etc., por aplicación de una llama reductora, habitualmente de gas natural. El producto obtenido, en forma de esponja de hierro sólida (Direct Reducted Iron = DRI) servirá para utilizar como carga en hornos eléctricos de fabricación de aceros.
La utilización del hidrógeno, el reductor más potente, en esta operación era teóricamente bien conocida, pero, al ser un elemento obtenido por reformado del gas natural con vapor de agua a muy elevada temperatura (se produce hidrógeno y monóxido de carbono, quemando éste para alcanzar la temperatura necesaria) las emisiones continúan siendo similares.
Sin embargo, al aumentar considerablemente la generación eléctrica por medios renovables, como el eólico, que puede tener excedentes de producción en períodos de bajo consumo, se abre la puerta a la obtención de hidrógeno por electrolisis y utilizar este hidrógeno para la reducción del mineral de hierro sin más emisiones que vapor de agua: como en las pruebas que Voest Alpine ha hecho en su planta de Texas con hidrógeno “fósil” de los pozos de hidrocarburos y va a proseguir en Donawitz con hidrógeno de electrolisis renovable.
También Arcelor-Mittal va a utilizar hidrógeno en su planta de Hamburgo, sustituyendo al gas natural en su reactor de producción de DRI, comenzando con un hidrógeno “gris” procedente de su separación de los gases de combustión actuales por el método PSA (Pressure Swing Adsorption) y posteriormente con el hidrógeno “verde” procedente de la electrolisis. Piensa llegar por este método a una producción anual de 100.000 T.