Suedia construieşte cea mai mare fabrică din lume care va produce oţel din energie regenerabilă, având şi cea mai mare instalaţie de electroliză pentru hidrogen din Europa

Oţelul e un material care stă la baza civilizaţiei umane, regăsindu-se în cea mai mare parte a componentelor care exprimă avansul umanităţii ca şi civilizaţie, de la case şi edificii mari, până la drumuri, poduri, automobile, utilaje, forme de producţie a energiei şi computere. Chiar dacă oţelul e un produs uşor reciclabil şi datorită acestui fapt emisiile în producţia lui sunt 5-8 ori mai mici decât la producţia de aluminiu, răspândirea largă a oţelului face ca acesta să fie responsabil de 25% din emisiile industriale ale Europei. Acum suedezii de la Stegra au demarat în oraşul Boden construcţia celei mai mari fabrici din lume, care va produce minereu şi fier şi oţel exclusiv din energie regenerabilă, având pentru asta şi cea mai mare instalaţie de electroliză din Europa, pentru a-şi produce hidrogenul necesar proceselor sale industriale.

Ideea de a decarboniza industria de producţie a oţelului persistă de mult timp, dar marele impediment e că procesele industriale de producţie presupun temperaturi mari din furnale, care se ating mai uşor şi mai eficient energetic cu hidrocarburi care ard şi care pot produce temperaturi mari mai repede. Arderea de cărbuni sau gaz pentru aceste furnale, însă, generează emisii mari de CO2.

Soluţia parţială folosită uneori până acum e folosirea furnalelor cu arc electric, care nu mai generează emisii dacă folosesc electricitate din surse regenerabile. Însă procesul e unul energofag de obicei şi creşte costurile, pe de o parte, iar pe de altă parte mai rămân alte etape tehnologice de prelucrare a minereului de fier care rămâneau oricum generatoare de emisii. Fabrica pe care o construiesc suedezii acum, însă, a pus inginerii şi chimiştii a treabă, împreună cu arhitecţii, pentru a concepe o fabrică unde întreg ciclul de producţie să fie unul cu zero emisii.

Iar această fabrică Stegra din Boden, Suedia, nu e una din acele care au rol doar de demonstraţie şi încercare, fiind construită pe câteva sute de metri pătraţi. Aici vorbim despre o fabrică ce a fost proiectată să ocupe 270 de hectare şi să producă 5 milioane tone de oţel anual, mai mult decât toată producţia actuală a Suediei, de la toate fabricile împreună!

Noua fabrică are trei fabrici conglomerate într-una singură — de producţie a hidrogenului verde, de producţie a fierului verde şi de producţie a oţelului verde.

Partea de producţie a hidrogenului verde va însemna hale imense ce vor forma ce mai mare instalaţie de hidroliză a apei pentru producţia de hidrogen din Europa şi una din cele mai mari din lume. Pe baza electricităţii 100% din surse regenerabile, fabrica va produce propriul hidrogen printr-o instalaţie cu o putere totală de 700 MW. Tehnologia de bază folosită aici e una relativ obişnuită şi cunoscută, doar scara e una inedită pentru Europa, or, cei 700 MW consumaţi doar de această parte a fabricii echivalează cu întregul consum al Repubicii Moldova la ore active de amiază.

Foto: Unitatea de producţie a hidrogenului de la noua fabrică

Cei de la Stager nu menţionează exact randamentul de producţie a hidrogenului deocamdată, dar cele mai performante instalaţii la scară mare industrială, precum cele de la Siemens, consumă 52,25 kWh de electricitate pentru producţia a 1 kg de hidrogen. Prin urmare, o putere constantă de 700 MW livrată timp de o oră înseamnă 700.000 kWh, ceea ce ar fi suficient pentru aproximativ 13.400 kg de hidrogen pe oră.

Am putea crede prin inerţie că acest hidrogen ar fi mai departe folosit la ardere directă în furnalele fabricii, pentru a produce oţelul, dar nu este aşa. Spre surprinderea noastră, furnalele sunt electrice, în timp ce hidrogenul e folosit la etapa de până la furnale, şi anume prelucrarea minereului de fier.

În procesul obişnuit de producţie, minereul de fier, care e format din oxizi de fier precum hematitul Fe2O3 sau magnetitul Fe3O4, e tratat cu cocs, produs la rândul li din variaţii ale cărbunelui. Cocsul e produs cu emisii de CO2, iar mai departe e încălzit pentru tratarea minereului de fier, pentru a se obţine reacţiile de reducere, prin care atomul de oxigen din oxizii de fier formează legături cu cel de carbon din cocs, lăsând fierul curat, iar din legătura oxigenului cu carbonul se formează CO2. Anume această parte a procesului industrial rămânea una emitentă de CO2 chiar dacă se aplicau furnale cu arc electric, iar acum acest proces clasic va fi înlocuit cu unul pe bază de hidrogen, produs la instalaţia de 700 MW.

Minereul de fier tratat cu hidrogen curat produce aceeaşi reacţie de reducere, luând atomul de oxigen din oxidul de fier şi formând H2O, adică apa. Toată reacţia are lor într-un reactor unde palete de minereu de fier de o puritate înaltă sunt tratate cu hidrogen înfierbântat tot cu energie regenerabilă, iar în rezultat se obţine fierul curat şi apa ca produs auxiliar, fără emisii CO2.

Noua fabrică din Suedia a avea un turn de 145 metri înălţime, care va adăposti reactorul imens de reducere a minereului de fier cu ajutorul hidrogelului. O parte mică din fierul produs va fi brichetat şi vândut altor producători de oţel, însă cea mai mare a fi folosit la aceeaşi fabrică mai departe la producţia propriu-zisă de oţel.

Foto: Turnul de 145 metri al fabricii, unde va fi amplasat reactorul

Procesul de mai departe de bazează pe cuptoare încălzite cu electricitate, tot din surse regenerabile, iar acestea consumă mult mai puţin faţă de instalaţia de electroliză, spre exemplu. E interesant că acest proces industrial de la noua fabrică a funcţiona cu minereu de fier nou extras, nu cu cel reciclat, întrucât reciclarea generează de obicei mai puţine emisii, întrucât nu include procesarea minereului de care vorbeam mai sus. Însă de oţel nou e nevoie în permanenţă, şi atunci acel oţel nou produs are emisii mult mai mari, iar suedezii tocmai această parte a industriei o or aduce practic la zero. Însă în fabrica lor va fi nevoie de minereu de fier fără reziduuri, deci cu un grad înalt de purificare, pe care ei îl vor lua de la companii precum Rio Tinte sau Vale, care aplică şi utilaje electrice în propriile operaţiuni şi pot furniza calitatea cerută a minereului.

De asemenea, suedezii au şi anunţat acum două contracte de cumpărare a unor cantităţi imense de electricitate pentru noua lor fabrică din Suedia. Ea va începe a opera la sfârşitul anului 2026, iar pentru ea s-au contractat deja 2,25 TWh de electricitate livrată în 2027-2029 de elveţienii de la Axpo, prin subsidiara or scandinavă, care produce cam 24 TWh de electricitate din surse regenerabile anual. Cei 2,25 TWh livraţi în 3 ani vor însemna 0,75 TWh anual, sau 750 GWh.

Însă pe lângă asta fabrica a mai contractat 6 TWh de la Uniper pentru perioada 2027-2032, timp de 6 ani, deci încă 1 TWh/an. Deci, doar din aceste două surse anunţate acum noua fabrică de oţel verde din Boden va consuma 1,75 GWh de electricitate din surse regenerabile anual!

Şi întrucât vorbim de 5 milioane de tone de oţel produse anual, mai mult decât toată producţia de circa 4,7 milioane de tone a Suediei de acum, noua fabrică va avea un impact major pentru decarbonizarea industriei. Producătorul auto Porsche deja a semnat un contract prin care va cumpăra cantităţi imense de oţel pentru maşinile sale de la această fabrică suedeză, la fel cum s-a asigurat că va avea şi aluminiu produs cu zero CO2 din Norvegia. Iar pe lângă asta şi Scania semnat un contract similar. Ca să înţelegem ce înseamnă 5 milioane de tone de oţel verde anual — toate automobilele Porsche fabricate în 2022 în lume au aut nevoie de 220.000 tone de oţel. Deci această fabrică suedeză ar putea acoperi necesităţile a peste 22 de producători de talia lui Porsche! Şi pentru toate aceste 5 milioane de tone de oţel vor fi generate zero emisii CO2 local, iar pe întregul ciclu, cu eventuale transporturi şi efecte adverse, vor fi emise maxim 5% din emisiile de acum. Deci, vorbim de decarbonizare reală şi viabilă, acolo unde impactul chiar va fi uriaş!