Come un’azienda siderurgica con sede nell’Ohio ha ridotto le emissioni di gas serra di quasi un terzo

Il successo di Cleveland-Cliffs, con sede nell’Ohio, nel raggiungere il suo obiettivo di ridurre le emissioni di gas serra derivanti dalle sue attività nel settore siderurgico negli Stati Uniti, è stato ottenuto dal Dipartimento dell’Energia il mese scorso.

Il progresso fa parte di una tendenza più ampia del settore volta a ridurre l’inquinamento che guida il cambiamento climatico causato dall’uomo. Eppure i sostenitori dicono che c’è molto spazio per ulteriori tagli.

Alla fine dello scorso anno, Cliffs ha ridotto le emissioni di gas serra di quasi quattro dozzine di strutture statunitensi di quasi un terzo rispetto al livello di riferimento del 2017. Di conseguenza, il Dipartimento dell’Energia ha nominato l’azienda tra gli obiettivi raggiunti per il 2023 nella Better Climate Challenge dell’agenzia.

L’industria siderurgica è stata responsabile di circa il 7% delle emissioni globali di anidride carbonica nel 2020, ha riferito lo scorso anno la US Energy Information Administration. Si tratta di circa un sesto di tutte le emissioni mondiali derivanti dalla produzione di energia, secondo un’analisi di Canary Media sui dati dell’Agenzia internazionale per l’energia. L’industria siderurgica è in testa al settore industriale, seguita dall’industria del cemento al secondo posto.

I risultati e gli sforzi di decarbonizzazione in corso da parte di Cliffs e di altre aziende si distinguono perché l’industria siderurgica è stata vista come un settore difficile da decarbonizzare, a causa della sua necessità di calore elevato e operazioni continue, nonché di reazioni di processo che emettono più anidride carbonica .

Allo stesso tempo, secondo un’analisi di McKinsey & Company pubblicata all’inizio di quest’anno, la transizione energetica e la crescita delle energie rinnovabili probabilmente aumenteranno la domanda di acciaio, e anche la domanda globale di acciaio a basso tenore di carbonio dovrebbe crescere. Anche le aziende del settore siderurgico vedono la necessità di ridurre le emissioni per limitare gli impatti peggiori del cambiamento climatico.

“Sappiamo che svolgiamo un ruolo nel riscaldamento globale”, ha affermato Traci Forrester, vicepresidente esecutivo per le questioni ambientali e di sostenibilità presso Cliffs.

Ulteriori incentivi provengono dalla prospettiva di una possibile regolamentazione governativa delle emissioni di carbonio al fine di affrontare il cambiamento climatico, come osservato nella relazione annuale 2022 della società agli azionisti, pubblicata lo scorso aprile.

Anche le richieste dei clienti giocano un ruolo. “In US Steel, non si tratta solo di ridurre la nostra impronta di carbonio”, ha affermato Arista Joyner, che gestisce le comunicazioni finanziarie e di sostenibilità per l’azienda. “Dobbiamo adattarci alle mutevoli esigenze dei nostri clienti e anche ai loro obiettivi di sostenibilità”.

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Il metodo tradizionale di produzione dell’acciaio mescola il minerale di ferro in un altoforno con una forma di carbone ad alto contenuto di carbonio, chiamata coke. Il carbonio si combina con l’ossigeno nel minerale per formare anidride carbonica. Il ferro si scioglie. Altri rifiuti residui assumono la forma di scorie.

Il ferro – chiamato in questa fase “ghisa” – viene quindi inviato a un secondo forno che soffia ossigeno per produrre acciaio dal ferro e da alcuni altri elementi. Ciò rilascia anche emissioni di gas serra.

Insieme, secondo RMI, un’organizzazione no-profit il cui lavoro si concentra sulla decarbonizzazione, i due passaggi rappresentano quasi i tre quarti delle emissioni di anidride carbonica dell’industria siderurgica statunitense.

Gran parte dei progressi di Cliffs in materia di emissioni sono dovuti all’apertura nel 2020 del suo impianto di “riduzione diretta” a Toledo. L’impianto inizia con il minerale di ferro pellettizzato, che proviene principalmente dal Minnesota, dove un processo preliminare di cottura ha già rimosso alcune impurità.

La riduzione diretta rimuove l’ossigeno dal minerale con metano riformato, che è fondamentalmente una combinazione di monossido di carbonio e idrogeno. Sia gli atomi di idrogeno che le molecole di monossido di carbonio possono combinarsi chimicamente con l’ossigeno. Quindi, la riduzione diretta è un modo a basso tenore di carbonio per trattare i pellet di minerale. La produzione dell’impianto è ferro caldo bricchettato.

Lo stabilimento di Toledo non ha eliminato l’uso degli altiforni da parte dell’azienda. Ma il ferro caldo bricchettato può ridurre la quantità di coke necessaria se la sua prossima fermata è un altoforno, ha detto Forrester. Il trasporto dei bricchetti mentre sono caldi riduce anche il fabbisogno di carburante lì o per il forno di processo con ossigeno.

Il ferro caldo bricchettato può anche entrare in un forno elettrico ad arco. Oggi l’industria siderurgica utilizza principalmente questi forni per riciclare rottami di acciaio.

“La bellezza dell’acciaio è che è infinitamente riciclabile”, ha affermato Rich Freuhauf. Il vicepresidente senior e responsabile della strategia e della sostenibilità di US Steel è intervenuto a una conferenza Reuters Industry Transition a settembre.

Il riciclaggio elimina la necessità di ripetere le fasi di raffinazione del minerale di ferro che rilasciano anidride carbonica. E, come suggerisce il nome, i forni elettrici ad arco funzionano con l’elettricità. Quindi potrebbero utilizzare l’energia nucleare o l’energia rinnovabile con l’accumulo di batterie invece dei combustibili fossili.

Ma l’acciaio riciclato dai forni elettrici ad arco non necessariamente soddisferà tutte le richieste previste di acciaio. Né soddisfa ancora i requisiti per alcuni tipi di acciaio di qualità superiore o speciali. Questi includono l’acciaio ad alta resistenza e l’acciaio ad alta duttilità, che può essere modellato in diverse forme, come i pannelli esposti sulle automobili.

“Questa è davvero la nostra nicchia nel servire il mercato automobilistico, oltre a molti altri mercati”, ha affermato Forrester. Una parte del contenuto di carbonio può anche aiutare a ottenere proprietà diverse nell’acciaio.

Sforzi continui

I tagli alle emissioni di Cliffs riflettono anche i miglioramenti dell’efficienza energetica in tutte le sue strutture, ha affermato Forrester. E c’è spazio per ulteriori riduzioni delle emissioni.

Cliffs fa parte della Midwest Alliance for Clean Hydrogen. Supponendo che si possano negoziare accordi accettabili con l’agenzia, la coalizione potrebbe ottenere fino a 1 miliardo di dollari in finanziamenti per gli hub dell’idrogeno, ha annunciato il mese scorso il Dipartimento dell’Energia.

L’hub potrebbe aiutare a rifornire gli stabilimenti di Cliffs Indiana Harbour e Burns Harbour. Inizialmente l’idrogeno verrebbe probabilmente miscelato con il gas naturale, ha affermato Forrester. Quindi, se tutto andrà bene, l’idrogeno potrebbe sostituire una parte maggiore o potenzialmente la totalità del combustibile fossile.

Cliffs faceva anche parte della Great Lakes Clean Hydrogen Hub Coalition, che proponeva di produrre il cosiddetto “idrogeno rosa” con l’elettricità in eccesso presso la centrale nucleare di Davis-Besse in Ohio. Sebbene il DOE non abbia scelto il progetto per un premio regionale per l’hub dell’idrogeno, l’impianto di Energy Harbour lavora alla produzione di idrogeno da diversi anni. Il portavoce Todd Morgano ha affermato che il progetto “dovrebbe essere operativo entro la primavera del 2024”.

Anche l’industria siderurgica ha acquistato più energia rinnovabile. Lo scorso dicembre, ad esempio, Cliffs ha concordato un accordo di acquisto di energia della durata di 15 anni con EDP Renewables per 180 megawatt di energia da un parco eolico nell’Indiana vicino al confine con l’Ohio. Le leggi statali approvate nel 2014 e nel 2021 rendono estremamente difficile l’installazione di nuovi parchi eolici commerciali in Ohio.

Anche l’utilizzo e lo stoccaggio del carbonio, o CCUS, potrebbe ridurre le emissioni dell’industria siderurgica, sebbene la sua fattibilità non sia stata ancora dimostrata.

“Sebbene le tecnologie di cattura del carbonio esistano e siano ampiamente adottate nel settore del petrolio e del gas e in alcuni altri settori, la cattura del carbonio non è mai stata effettuata con il gas di altoforno”, ha affermato Forrester. Le scogliere hanno molteplici strutture vicino ad aree con formazioni geologiche adatte per immagazzinare l’anidride carbonica di scarto, ha osservato.

Altre ricerche stanno esplorando se il carbonio potrebbe essere ulteriormente ridotto o eliminato dalle fasi di lavorazione del minerale. A giugno, il Dipartimento dell’Energia ha annunciato un finanziamento di quasi 32 milioni di dollari per progetti di decarbonizzazione del ferro e dell’acciaio.

Uno dei 10 progetti che hanno vinto i finanziamenti, guidato dalla Case Western Reserve University di Cleveland, utilizzerebbe una corrente elettrica con sale fuso per estrarre l’ossigeno dal minerale di ferro. Case Western è anche tra i partner del Centro per l’elettrificazione dell’acciaio mediante elettrosintesi, diretto dall’Argonne National Laboratory a Lemont, Illinois.

“Le cose grandi”

“Dal nostro punto di vista, Cleveland-Cliffs è stato un buon attore fino ad oggi”, ha affermato Nick Yavorsky, un analista del settore RMI e coautore di un rapporto di settembre sulle opportunità per la produzione di acciaio a emissioni prossime allo zero nella regione dei Grandi Laghi. Ma, ha aggiunto, “ora dobbiamo guardare alle cose importanti”.

Mentre l’idrogeno potrebbe potenzialmente alimentare l’intero impianto di riduzione diretta, ci sono limiti su quanto potrebbe essere miscelato con il carbone in un altoforno, ha affermato. Ulteriori grandi tagli richiederebbero probabilmente la dismissione degli altiforni a carbone e la loro sostituzione con impianti di riduzione più diretta. Yavorsky ha affermato che ritiene anche che la maggior parte dei prodotti siderurgici speciali potrebbero essere realizzati in forni elettrici ad arco alimentati da fonti rinnovabili o energia nucleare con bricchette di ferro caldo.

I politici dell’Ohio potrebbero sostenere gli investimenti per realizzare questi cambiamenti, anche attraverso i programmi esistenti per JobsOhio, ha affermato Lachlan Carey, analista politico ed economista della RMI che ha anche lavorato al rapporto di settembre. Sostenere l’acciaio verde potrebbe aumentare l’occupazione nell’industria siderurgica statale, migliorando allo stesso tempo la capacità dell’Ohio di attrarre altri posti di lavoro nel settore manifatturiero in cui le aziende desiderano accedere all’energia pulita, ha affermato.

US Steel si è già impegnata ad azzerare le emissioni nette di gas serra entro il 2050, ha affermato Freuhauf. Finora le scogliere si sono allontanate da questo.

“Adottiamo un approccio molto pratico per ridurre i gas serra e le dichiarazioni e le promesse che facciamo”, ha affermato Forrester, aggiungendo che sebbene l’azienda abbia delle aspirazioni, si concentra su ciò che sa di poter ottenere. “Agiamo su ciò che possiamo oggi”, ha detto.

Questo articolo è apparso per la prima volta su Energy News Network ed è ripubblicato qui sotto una licenza Creative Commons.