Verde come l’acciaio
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a cura di Piero Chiabra, diGenova OdV
L’acciaio è, e rimarrà ancora per lungo tempo, uno dei materiali più importanti per la nostra civiltà. L’età industriale può essere facilmente fatta decorrere dal momento in cui si è cominciato a produrre acciaio in grandi quantità e, ancora oggi, sebbene rimpiazzato da altri materiali in molte applicazioni, l’acciaio rimane insostituibile per la realizzazione di un gran numero di manufatti essenziali per la nostra società, dalle auto alle navi agli elettrodomestici ai macchinari di ogni tipo, e via dicendo. È quasi certo che, tra alcuni decenni, le automobili saranno in maggioranza a propulsione elettrica; è altamente possibile, inoltre, che siano a guida autonoma. Ma anche quelle automobili saranno certamente fatte di acciaio.
Purtroppo però, l’acciaio è un materiale molto esigente per quel che riguarda la sua realizzazione. I processi produttivi dell’acciaio richiedono enormi quantità di energia e, ciò che è peggio, sono altamente inquinanti. Ne sanno qualcosa tutti coloro che hanno vissuto e vivono accanto a grandi industrie siderurgiche, cittadini di Cornigliano e di Taranto in primis. Negli ultimi anni, molto è stato fatto per diminuire l’impatto ambientale degli impianti siderurgici, ma la natura intrinseca del processo produttivo dell’acciaio rende difficile qualunque miglioramento. La siderurgia mondiale attualmente genera tra il 7 e il 9% delle emissioni serra di tutto il pianeta, e la Commissione Europea ha richiesto almeno il dimezzamento delle emissioni entro il 2050, per conformarsi agli obiettivi del COP26.
Sarebbe ora di cambiare radicalmente il nostro modo di produrre questo materiale.
I problemi che affliggono la produzione dell’acciaio, infatti, sono in parte da ascriversi al fatto che il nostro modo di realizzarlo è antico.
Il processo tradizionalmente usato è quello dell’altoforno, che opera, in estrema sintesi, una “mescolatura” di minerali di ferro e carbonio, generando un materiale intermedio ad alto tenore di carbonio, la ghisa. La ghisa è poi convertita in acciaio in vari modi, tra cui il più comune è oggi il cosiddetto “convertitore OBM”, che riduce il tenore di carbonio del materiale generando, in funzione dei vari profili termochimici a cui il materiale è sottoposto nel convertitore, i vari tipi di acciaio. L’intero processo, sebbene perfezionato continuamente, è stato inventato a metà del XIX secolo (l’altoforno addirittura nel medioevo), e risente della totale indifferenza alle problematiche di inquinamento e di efficienza energetica inerente a soluzioni tecnologiche concettualmente antiquate.
Oggi potremmo fare di meglio. E il punto di partenza, paradossalmente, è ancora più antico del processo di produzione attuale.
Una soluzione al problema infatti, che sta venendo studiata e sta conoscendo le prime applicazioni pratiche, è basata sull’integrazione di due tradizionali tecnologie: quella del forno elettrico ad induzione, che consente di ottenere acciaio, ma a partire da materiali di ferro già estratti dal minerale, e quella del procedimento di riduzione diretta. Antico come la civiltà, usato sin dal tardo neolitico, il procedimento a riduzione diretta consente di ottenere ferro metallico a partire dal minerale di ferro naturale, tramite una reazione chimica di riduzione. Questa reazione di riduzione, in una nuova versione del processo che sta venendo studiata oggi, può essere effettuata tramite l’apporto di idrogeno, idrogeno che può essere a sua volta ottenuto per elettrolisi usando energia solare e/o eolica. La reazione avviene ad una temperatura inferiore a quella di fusione del ferro, e quindi con un consumo energetico molto inferiore, che lo stesso idrogeno può in parte fornire tramite la stessa reazione con il ferro. Successivamente, il ferro metallico così ottenuto, un minerale dalla consistenza spugnosa, in sé non utilizzabile, viene inviato in un forno elettrico, dove, unitamente a ridotte quantità di carbone o di metano, che forniscono il carbonio necessario, viene convertito in acciaio.
Il processo di produzione dell’acciaio così realizzato consente di ridurre fortemente le emissioni di energia, per via delle temperature molto più ridotte in gioco, e, grazie all’eliminazione quasi totale dei combustibili fossili, di diminuire le emissioni di CO2 in misura preponderante, quasi fino all’eliminazione.
Considerando la riduzione delle emissioni che sta venendo richiesta all’industria, questo nuovo processo industriale sta attirando l’attenzione un po’ di tutti i produttori di acciaio e di impianti siderurgici. Applicazioni parziali ai processi tradizionali di tecnologie di questo tipo sono in via di implementazione da parte di Voest Alpine, di Arcelor Mittal (a quando qualche applicazione a Taranto?), e di altri, mentre un impianto pilota è già funzionante in Svezia, e un altro è in costruzione ad Amburgo.
Per una volta, inoltre, il nostro paese non è indietro. Un’alleanza tra Danieli, Saipem e Leonardo ha definito un ciclo integrato per la produzione dell’acciaio “verde” secondo questi principi, tramite tecnologie proprietarie molto avanzate. Un’altra alleanza italiana, Composta da Tenaris, Snam e Edison, ha iniziato i lavori per produrre e consumare idrogeno “verde” nel, e per, lo stabilimento siderurgico di Dalmine.
Chissà, forse un giorno la devastazione ambientale prodotta dagli impianti siderurgici sarà soltanto un ricordo. Magari ci sarà addirittura qualche irriducibile romantico che rimpiangerà quei paesaggi lunari attorno alle acciaierie e li troverà attrattivamente romantici, come oggi c’è chi trova attraente ogni manifestazione del “buon tempo antico”, dimenticando le malattie e la miseria.
Speriamo che quel giorno arrivi presto. Il pianeta può attendere sempre meno.
Per saperne di più
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652618326301
Sulle iniziative italiane per l’”acciaio green”
https://formiche.net/2021/02/danieli-leonardo-saipem-acciaio-green/
Sulla tecnologia proprietaria Danieli per la riduzione diretta con idrogeno verde
