Quanto è sostenibile l'acciaio oggi e in futuro?

Per raggiungere gli obiettivi climatici stabiliti dall’Europa, un passo importante è migliorare l'impronta di carbonio nel mondo industriale, ad esempio volgendo lo sguardo alle produzioni che coinvolgono l’acciaio. Ma qual è esattamente l'impronta di carbonio dell'acciaio? Una cosiddetta analisi cradle-to-gate fornisce dati affidabili per determinare il flusso di CO₂e prodotto per il corrispondente utilizzatore di acciaio. Questo tipo di analisi esamina l’efficienza energetica e materiale dell’acciaio, dalla produzione al prodotto finito, prendendo in considerazione anche la logistica.

I risultati ottenuti ad oggi sono deludenti: l’acciaio verde è ancora un sogno dell’orizzonte futuro. La transizione dell’industria siderurgica europea verso una produzione a emissioni zero è ancora un processo costoso e complesso. Tuttavia esistono già dei progetti di produzione ecologica che mirano al risparmio di risorse. Nell’articolo che segue daremo un’occhiata più da vicino a ciò che è possibile fare oggi e a ciò che è ancora necessario fare per produrre acciaio sostenibile.

Acciaio verde - Ma cosa si intende davvero?

Il termine acciaio verde ha due significati:

• in senso stretto, acciaio neutro dal punto di vista delle emissioni di CO₂e (zero emissioni)
• nell'uso quotidiano, acciaio a riduzione di CO₂e

Quella che a prima vista sembra una contraddizione, ha senso se si considera che attualmente ci troviamo nel bel mezzo di un salto dall'acciaio nero a quello verde. Dopotutto, la produzione di acciaio senza emissioni di CO₂e è ancora un pio desiderio, mentre le aziende più importanti hanno già fissato l'obiettivo di produrre esclusivamente acciaio a zero emissioni di CO₂e entro il 2050.

Se parliamo di azioni concrete, ciò significa l'eliminazione totale degli altiforni alimentati da combustibili fossili, nonché l'approvvigionamento della produzione ad alta intensità energetica esclusivamente con energia proveniente da fonti rinnovabili. I produttori stanno attualmente lavorando per ridurre sensibilmente l'impronta di CO₂e dei loro prodotti. Ciò che sembra piuttosto facile è in realtà una questione complessa e la strada verso il futuro verde dell'acciaio è ancora lunga.

Come l’acciaio sostenibile diventa realtà

Esistono già processi pratici che consentono di produrre acciaio a emissioni ridotte, aprendo così la strada al lungo cammino verso la neutralità delle emissioni di CO₂e.

Riduzione diretta con l’idrogeno

L'idrogeno è un componente essenziale nella produzione di acciaio verde e la riduzione diretta basata sull’idrogeno è una tecnologia pratica per evitare le emissioni di CO₂e. In questo processo, l'idrogeno gassoso scorre intorno ai minerali di ferro in un forno alimentato ad idrogeno e li riduce quando la reazione energetica è sufficiente. Questo processo avviene a temperature più basse rispetto all'altoforno tradizionale e produce la cosiddetta ghisa a caldo (HBI) invece della ghisa liquida. Questa viene fusa in acciaio nei forni elettrici ad arco o nei forni di fusione.

Finché l'idrogeno, che richiede molta energia ed è costoso da produrre, non sarà disponibile in quantità sufficienti, è possibile utilizzare anche gas naturale per operare la riduzione diretta. Questo metodo consente di risparmiare fino a due terzi delle emissioni di CO₂e perché il metano, il componente principale del gas naturale, è un gas ricco di idrogeno.

Acciaio elettrico dal rottame

La produzione di acciaio elettrico a partire da rottami (produzione di acciaio secondario) consente già una significativa riduzione delle emissioni di CO₂e. In questo processo, i rottami vengono fusi in un forno elettrico ad arco per ottenere nuovo acciaio, utilizzando l'elettricità. Poiché l'acciaio può essere riciclato più volte senza alcuna perdita di qualità, questo processo consente di risparmiare risorse e allo stesso tempo di ridurre le emissioni di gas serra, soprattutto se si utilizza energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili. Tuttavia, a causa della quantità intrinsecamente limitata di rottami di acciaio, questo metodo di produzione non può essere ampliato a piacere. Inoltre, questo processo non offre l'intero range di tipologie di acciai che puòfornire un'acciaieria tradizionale.

4 esempi di acciaio sostenibile

Grazie alle sue proprietà, una gestione dell'acciaio come materia prima rispettosa del clima e delle risorse e la sua integrazione in un'economia circolare sostenibile sono già oggi possibili. Ecco 4 motivi per cui un acciaio sostenibile è possibile già oggi:

• Alta percentuale di riciclaggio del rottame
  Secondo un recente rapporto statistico della Federazione tedesca dell'acciaio, l'84% dell'acciaio prodotto al mondo è ancora in uso grazie alla sua durata e al suo riciclo. Secondo il rapporto, nel 2020 in Germania sono stati prodotti 35,7 milioni di tonnellate di acciaio grezzo, utilizzando 15,8 milioni di tonnellate di rottami di acciaio.
  
  
• Utilizzo efficiente dei materiali attraverso processi sostenibili (roll forming, profilatura a freddo)
  La profilatura a freddo produce pochissimi scarti di acciaio rispetto ad altri processi e, dopo il taglio, ad esempio, in pezzi lunghi 800 millimetri, gli scarti possono essere riutilizzati direttamente nelle acciaierie o nelle fucine come scarti di alta qualità non mescolati.
  
  
• Riciclabilità dell'acciaio
  L'acciaio è riciclabile al 100% e senza perdita di qualità se viene diviso per tipologia durante il riciclaggio. (La raccolta non differenziata con altri materiali può ridurre la qualità durante la rifusione e abbassare il grado dell'acciaio). Grazie alla ripetuta lavorazione nella produzione di acciaio secondario, i rottami di acciaio contribuiscono in modo significativo alla riduzione delle emissioni di CO₂e nel ciclo di vita di un prodotto. Secondo il rapporto statistico dell'Associazione tedesca dell'acciaio, il riciclaggio consente di risparmiare più di 1,5 tonnellate di ferro e più di 0,65 tonnellate di carbone per ogni tonnellata di acciaio prodotta.
  
  
• La riduzione di CO₂e nella logistica
  In molti casi l'acciaio viene già trasportato su rotaia, contribuendo così in modo significativo alla riduzione delle emissioni di CO₂e nel settore della logistica. Mentre un camion emette in media 86,7 g di emissioni di gas serra per tonnellata di volume di merci per chilometro, la quantità equivalente è solo 4,1 g per il trasporto ferroviario. Un chilometro di trasporto su rotaia è quindi oltre 21 volte più ecologico di quello su strada.
  

Cosa ostacola la produzione sostenibile dell'acciaio?

Se da un lato sappiamo che l'acciaio, in quanto materiale finito, è estremamente sostenibile, dall'altro sappiamo che esiste un notevole margine di miglioramento rispetto ai metodi di produzione tradizionali. A seconda del processo di produzione e del materiale di partenza, in alcuni casi ci sono effetti molto negativi sull'equilibrio climatico.

La via dell'altoforno integrato

Nel processo che utilizza l'altoforno tradizionale, il minerale di ferro e gli agenti riducenti come il carbone vengono utilizzati per produrre ghisa liquida, che viene poi trasformata in acciaieria nella lega desiderata. Con 2,1 tonnellate di CO₂e per tonnellata di acciaio, questo processo è responsabile della maggior parte delle emissioni dannose per il clima. In questo processo però,  il carbone necessario per la produzione può essere sostituito in una certa misura dall'idrogeno. Ciò compensa gli effetti negativi, almeno in parte. Tuttavia, attualmente, l'idrogeno prodotto da energie rinnovabili è praticamente introvabile.

La via del forno elettrico ad arco (EAF)

Il processo basato sul forno elettrico produce emissioni significativamente ridotte. In questo caso infatti, l’acciaio viene prodotto da rottami di acciaio in un forno elettrico ad arco. Le emissioni dirette di questo processo sono pari a 0,1-0,3 tonnellate di CO₂e per tonnellata di acciaio. Tuttavia questo processo comporta un notevole sforzo iniziale in quanto i rottami di acciaio utilizzati per la produzione devono essere prima selezionati e le diverse qualità di materiali devono essere separate l'una dall'altra. Di conseguenza non è possibile produrre l'intera gamma di acciai attraverso il forno elettrico. Un altro svantaggio di questo processo è l’elevato fabbisogno di energia elettrica. Purtroppo, almeno per il momento, i produttori hanno ancora un accesso limitato all'elettricità proveniente da fonti rinnovabili. Nonostante queste sfide e difficoltà, la strada del forno elettrico rappresenta già ora un contributo significativo alla produzione di acciaio nell’UE, costituendo più del 40% della produzione totale.

La profilatura aiuta la sostenibilità

La profilatura a freddo consente di produrre profili standard e personalizzati con un processo molto preciso, partendo da coil e nastri di acciaio. Il coil viene prima tagliato secondo la larghezza desiderata e poi formato a temperatura ambiente all’interno della linea di profilatura. Grazie a questo processo, il roll forming è una soluzione vincente anche in termini di sostenibilità:

• Riduzione delle fasi del processo produttivo complessivo
  La profilatura a freddo combina diversi processi produttivi come la tranciatura, la punzonatura e la sbavatura che tradizionalmente venivano eseguiti in modo artigianale
  
  
• Efficienza energetica
  La profilatura a freddo è un processo che si sviluppa a temperatura ambiente, non necessità dunque di ulteriore energia
  
  
• Riduzione dello scarto della materia prima
  La natura intrinseca del processo di profilatura prevede una percentuale di utilizzo della materia prima molto elevata.
  
  
• Riduzione dello spessore del materiale
  La profilatura a freddo permette di lavorare anche acciaio ad alta resistenza, riducendo così lo spessore del materiale e dunque anche il peso del prodotto finale.

Prospettive future dell'acciaio verde

Già oggi sono disponibili le soluzioni tecniche per produrre acciaio rispettoso del clima e continueranno ad essere sviluppate dai principali produttori in futuro. L'obiettivo è quello di sostituire gradualmente i combustibili di origine fossile con l'idrogeno e l'elettricità da energie rinnovabili e di raggiungere una produzione di acciaio totalmente neutrale dal punto di vista delle emissioni di CO₂e al più tardi entro il 2045. In Svezia, ad esempio, è in progetto l'acciaieria più ecologica d'Europa, un impianto in cui l'energia per il processo ad arco elettrico a forte riduzione di CO₂e proviene dall'energia idroelettrica.

Tuttavia, è anche chiaro che lo sforzo richiesto per produrre acciaio verde con l'aiuto delle moderne tecnologie è maggiore rispetto ai processi convenzionali, così come i costi. Dopo tutto, il passaggio al nuovo sistema non implica semplicemente l'introduzione di nuovi processi produttivi isolati, ma l'integrazione di un processo produttivo completamente nuovo nell’organizzazione industriale e manifatturiera. 

Un altro fattore da non trascurare nella discussione sulla sostenibilità è la logistica. Finora, la vicinanza al cliente e la disponibilità in loco delle materie prime erano gli argomenti principali per decidere la collocazione di una sede produttiva. In futuro, sarà la disponibilità di energia rinnovabile, in particolare di elettricità verde e di idrogeno generato in modo ecologico. L'industria automobilistica, ad esempio, ha espresso grande interesse per l'acciaio a impatto climatico zero, ma è disposta a condividere gli investimenti necessari solo in misura limitata.

La crisi ucraina, in particolare, dimostra come molte aziende mettano rapidamente da parte le loro buone intenzioni in materia di acciaio verde, non appena si tratta di denaro.

Non può esistere acciaio verde senza regolamentazione vincolante

La rapidità con cui avverrà l'urgente passaggio all'acciaio verde è nelle mani delle industrie e dei politici. I primi dovranno chiedersi quale acciaio vorranno richiedere e commerciare sul mercato in futuro: i prodotti a basso costo che consumano CO₂e o quelli che provengono da una produzione a bassa emissione di CO₂e. I politici, a loro volta, devono prendere una posizione decisa contro i processi produttivi che danneggiano il clima, implementando tariffe efficaci (CBAM) e sostenendo gli attori che lavorano attivamente per un futuro verde della produzione di acciaio.

Conclusione: Il nostro contributo all’acciaio sostenibile

Noi di Welser siamo impegnati attivamente in processi di produzione sostenibili, rifornendoci di materiali da fornitori locali che condividono le nostre idee e i nostri obiettivi climatici. Inoltre, adottiamo un approccio olistico per ridurre la nostra impronta di carbonio. Distribuiamo l'acciaio su rotaia, lo lavoriamo in modo da risparmiare risorse utilizzando la profilatura e ricicliamo la piccola quantità di rottami generati nel processo in un ciclo chiuso per riutilizzarli nell'acciaieria. Inoltre, utilizziamo anche l'energia solare nelle nostre attività. Per esempio, nella nostra sede in Germania stiamo costruendo una turbina eolica all'avanguardia alta 200 metri per migliorare ulteriormente il nostro utilizzo di fonti di energia rinnovabili.

Infine, è sempre un piacere condividere la nostra pluriennale esperienza nel campo dell'acciaio sostenibile e fornire a clienti e partner consigli e supporto per realizzare i loro progetti nel modo più ecologico possibile.