El acero verde y el desafío del gas natural en Europa

Durante los últimos dos años, Casi todos los actores europeos del sector del acero han anunciado la sustitución gradual de sus altos hornos de carbón de coque (BF) por plantas de reducción directa de hierro (DRI) para descarbonizar su producción de acero. Las más de 16 plantas de DRI anunciadas actualmente representan más de 25 millones de toneladas métricas1. Toneladas métricas: una tonelada métrica = 2205 libras. de capacidad (Anexo 1).

Para muchas de las plantas DRI recién construidas, la intención inicial era utilizar gas natural (GN) como materia prima o agente reductor para procesar el mineral y convertirlo en arrabio en un horno de arco eléctrico (EAF) o en un horno de arco sumergido. Luego, el hierro se utilizaría en un horno de oxígeno básico (BOF) para producir acero plano.

Esta ruta de producción de DRI basada en gas natural, utilizada en combinación con un EAF u horno de arco sumergido que utiliza electricidad renovable, permitiría a los actores siderúrgicos reducir sus huellas de CO2 de Alcance 1 y 2 a la mitad, en promedio, de alrededor de dos toneladas métricas de CO2 por unidad métrica. tonelada de acero plano a aproximadamente una tonelada métrica de CO2 por tonelada métrica de acero plano. Junto con el aumento de los precios del CO2 por encima de los 100 euros por tonelada métrica de CO2, la disminución de las asignaciones gratuitas de CO2 y los precios históricos del gas natural de unos 7 euros por gigajulio (GJ) (promedio en Alemania, 2019-21), esta ruta de producción alternativa se convertiría en efectivo. en costos competitivos con la ruta BF-BOF dentro de los próximos tres a cinco años.

Tomando a Alemania como ejemplo, las plantas de DRI anunciadas casi duplicarían la demanda de GN que se utiliza actualmente en la industria del hierro y el acero a alrededor de 175 petajulios (PJ), desde alrededor de 120 PJ (demanda aproximada en Alemania, 2020), suponiendo que las plantas de DRI anunciadas en Alemania funcionarán 100 por ciento con GN cuando comiencen a producir alrededor de 2026. Una sola y grande unidad de DRI de dos millones de toneladas métricas consumiría aproximadamente una quinta parte del GN que se utiliza actualmente en toda la industria siderúrgica de Alemania (aproximadamente 20 PJ) y aumentar la demanda industrial de GN en Alemania en aproximadamente un 2 por ciento.

La creación de plantas de reducción directa de hierro que utilicen H2 o la resurrección del uso y almacenamiento de captura de carbono parecen ser las opciones más viables para que los actores del acero plano salvaguarden sus esfuerzos de descarbonización.

De cara al futuro, las plantas de DRI basadas en GN se pueden convertir con relativa facilidad para que funcionen con H2 (hidrógeno verde), cuando esté disponible en volúmenes suficientes y a un costo competitivo, para permitir una reducción sustancial adicional de CO2 que permitiría a los actores del sector del acero lograr huellas de CO2. por debajo de 0,6 toneladas métricas de CO2 por tonelada métrica de acero plano. Por lo tanto, las plantas de DRI son fundamentales para que los actores siderúrgicos europeos alcancen sus objetivos de neutralidad de carbono.

La invasión de Ucrania en febrero de 2022 está teniendo un profundo impacto humano, así como social y económico, en todos los países y sectores. Las implicaciones de la invasión están evolucionando rápidamente y son intrínsecamente inciertas. Hasta ahora, la invasión de Ucrania ha creado consideraciones adicionales para aquellos actores siderúrgicos europeos que planean invertir en la construcción de una ruta de producción de GN-DRI. Particularmente en situaciones de perturbación prolongada (escenario dos) y perturbaciones significativas (escenario tres), como se describe en el artículo de McKinsey sobre la guerra en Ucrania, las acerías podrían ver el impacto continuo de las siguientes condiciones:

Además, los precios del carbón coquizable aumentarán a más de 500 euros por tonelada métrica (precio medio del carbón coquizable en Europa, marzo de 2022), desde 170 euros por tonelada métrica (2019-21) para la ruta tradicional BF-BOF. En conjunto, estos factores significan que es necesario reevaluar la viabilidad, el cronograma y la competitividad de las inversiones de NG DRI, reconociendo el impacto en la hoja de ruta de descarbonización y la capacidad de alcanzar los objetivos de reducción de CO2 establecidos por los actores del acero.

Actualmente vemos cuatro escenarios potenciales para el impacto en la construcción de plantas de DRI:

En el escenario A, los actores del sector del acero plano podrían enfrentar dificultades para cumplir sus objetivos de descarbonización debido al potencial limitado de las medidas incrementales de descarbonización. Es probable que el escenario D esté limitado debido a un suministro insuficiente de chatarra de acero adicional (de alta calidad). Por lo tanto, los escenarios B y C parecen ser las opciones más viables para que los actores del sector del acero plano salvaguarden sus esfuerzos de descarbonización.

Para el escenario B, obtener acceso oportuno a suficientes suministros de H2 sería el factor clave de éxito. La industria alemana de aceros planos necesitaría más de 14 teravatios-hora de H2 verde en 2026 para sustituir el gas natural previsto. En Europa, esa cifra aumentaría a más de 32 teravatios-hora de H2 verde, lo que probablemente suponga un desafío: corresponde a alrededor del 66 por ciento de la capacidad de electrolizadores anunciada en Europa.2 La estimación excluye las importaciones. Esto significaría que los actores del sector del acero plano tendrían que redoblar sus esfuerzos en el abastecimiento de H2 limitado mientras llevan a cabo la construcción de infraestructura requerida y, potencialmente, aceptar una compensación entre asegurar el suministro versus la competitividad de costos del H2 verde. Algunas empresas siderúrgicas nórdicas, como H2 Green Steel, ya se han centrado en utilizar H2 como materia prima elegida para sus plantas DRI de nueva construcción. Asegurar el acceso temprano al H2 verde se vuelve aún más importante ahora, ya que es la única alternativa directa al gas natural.

Al examinar la competitividad de costes de las rutas NG-DRI-EAF, H2-DRI-EAF y BF-BOF a diferentes precios de GN y CO2, la ruta H2-DRI-EAF ya es competitiva en costes a un precio de GN de ​​15 € por GJ y un precio de CO2 de 100 € por tonelada métrica (Anexo 4). Los cálculos se basan en un precio del H2 de unos 3 euros por kilogramo, lo que, según los expertos del sector, es una posible previsión para 2025 y después. El cronograma para el acero verde competitivo en costos que utiliza H2 verde podría avanzar y conducir a una posible omisión del gas natural como agente reductor.

Con el escenario C, la aplicabilidad para los actores del acero probablemente dependerá de dos factores: la aceptación del cliente del acero verde basada en CCUS y la eficiencia del gasto de capital para permitir la recuperación financiera de las inversiones dentro de la probable ventana limitada de aceptación del cliente. Nuestras primeras estimaciones sugieren que una inversión CCUS requeriría un período mínimo de cinco a diez años para respaldar las inversiones masivas requeridas en esta tecnología. Sin embargo, lleva tiempo alinear a las partes interesadas y obtener los permisos necesarios.

Si un salto al segundo semestre o una resurrección de CCUS sería mejor para salvaguardar la descarbonización de los actores siderúrgicos europeos dependerá de un mayor desarrollo y de los términos de intercambio de los parámetros clave de mercado, tecnología y costos. Estos incluyen el suministro de GN desde Rusia a Europa, los precios del GN, las intervenciones gubernamentales (como los subsidios) y los objetivos de CO2, y probablemente varían de una planta a otra. Aunque el mercado del gas natural podría volver a equilibrarse en términos de disponibilidad y precio, toda la industria siderúrgica ahora necesita dar un paso atrás y ajustar sus estrategias de descarbonización.

Frank Bekaertes socio principal de la oficina de McKinsey en Bruselas,Marc-Daniel Halbgewachses consultor en la oficina de Frankfurt,Christian Hoffmanes socio asociado de la oficina de Dusseldorf,Bruno de Albadaes consultor en la oficina de Ámsterdam yMarlene Weimeres consultor en la oficina de Munich.

Los autores desean agradecer a Pradhuman Aggarwal, Karel Eloot, Wieland Gurlit, Philipp Radtke, Ole Rolser, Thomas Vahlenkamp, ​​​​Michel Van Hoey y Benedict Zeumer por sus contribuciones a este artículo.