L’industria metallurgica sta per subire uno dei più grandi sconvolgimenti della storia, affermano gli esperti

12 novembre 2019

di Peter Hergersberg, Società Max Planck

I materiali metallici sono la spina dorsale delle economie moderne. Tuttavia, durante la loro produzione e lavorazione vengono prodotte grandi quantità di CO2. Pertanto in futuro l’industria metallurgica dovrà utilizzare processi più rispettosi del clima. Anche il bilancio di CO2 delle leghe e dei loro componenti deve essere migliorato durante tutta la loro vita utile. Dierk Raabe, direttore del Max-Planck-Institut für Eisenforschung di Düsseldorf, spiega le possibilità che le aziende industriali hanno già in questo senso e i compiti che i metallurgisti devono assumersi per raggiungere l'obiettivo di un'industria dei metalli sostenibile.

Professor Raabe, cosa potrebbero fare oggi l’industria siderurgica e gli altri settori della lavorazione dei metalli per ridurre in modo rapido e sensibile il consumo di risorse e le emissioni di CO2?

La protezione dalla corrosione ha un effetto considerevole perché rende i prodotti più durevoli. Non si tratta solo del ferro, che arrugginisce, ma anche di altri materiali come l'alluminio o il nichel. Si tratta, ad esempio, anche della corrosione provocata dall’idrogeno, che sui metalli ha effetti molto più estremi rispetto all’acqua e all’ossigeno. Può causare infragilimento da idrogeno, danni che possono portare al guasto improvviso e catastrofico dei componenti. Questa è stata, ad esempio, una delle cause del disastro della Deep Water Horizon. Tuttavia, svolge un ruolo importante anche nelle centrali elettriche, negli edifici industriali e nei trasporti, soprattutto se in futuro vogliamo fare maggiore affidamento sull’idrogeno come fonte di energia. Anche se la protezione dalla corrosione non sembra così entusiasmante per i non addetti ai lavori, ha un notevole effetto leva perché fino al 4% della produzione economica mondiale viene distrutta ogni anno dalla corrosione.

In alcune zone la protezione dalla corrosione è già piuttosto diffusa. Ad esempio, nel settore automobilistico. Una volta quando si acquistava un'auto c'era una domanda importante: quanto velocemente arrugginisce? Ormai è una cosa del passato. Tuttavia, le infrastrutture industriali, i grattacieli, i ponti, le centrali elettriche o i treni – basti pensare all’incidente ferroviario vicino a Eschede nel 1998 – sono ancora altamente soggetti alla corrosione. E questo non farà altro che moltiplicarsi quando l’idrogeno verrà aggiunto come fonte energetica nei prossimi dieci anni.

Anche l’elettrificazione della produzione dei metalli avrà una grande influenza. l'alluminio, il secondo materiale metallico più importante dopo l'acciaio per l'industria aeronautica e automobilistica, è stato a lungo sintetizzato attraverso la riduzione elettrolitica del minerale di alluminio. Ciò richiede una grande quantità di elettricità, parte della quale è già ottenuta da fonti rinnovabili come l’energia idroelettrica. Puoi anche produrre altri metalli, persino il ferro, mediante elettrolisi. Ciò però non conviene a causa dei prezzi elevati dell’energia elettrica. Nel complesso, l’elettrificazione è una delle maggiori leve per la sostenibilità della produzione primaria e dell’ulteriore lavorazione dei metalli se l’elettricità proviene esclusivamente da fonti rinnovabili.

La lenta espansione delle linee elettriche per l'elettricità verde dovrebbe finalmente accelerare il ritmo. Perché va detto chiaramente che in regioni come la Ruhr, dove viene prodotto il ferro, bisognerà aspettare ancora molti anni prima che un collegamento ad una fornitura di energia verde sufficiente per tali industrie, come dimostra la homepage dell'Agenzia federale delle reti Spettacoli. Inoltre, secondo le stime di mercato del Wuppertal Institute, potrebbero volerci fino a 20 anni prima che i processi completamente elettrici diventino competitivi.

Per l’industria siderurgica ciò significherebbe però il passaggio dalla produzione in altoforno a processi completamente nuovi. È realistico?

Anche per le singole parti delle acciaierie integrate e delle fonderie di alluminio, i costi di investimento sono così elevati che l’industria non può permettersi di ricostruirle ogni dieci anni. Inizialmente, però, gli altiforni potrebbero anche essere lasciati così come sono. L’industria può sostituire il carbonio per la riduzione (cioè coke, carbone, biomassa e rifiuti di plastica) con fino al 20% di idrogeno, che, ovviamente, dovrebbe essere generato dall’acqua utilizzando elettricità rigenerativa. E poiché l’industria siderurgica rappresenta circa il 6% delle emissioni totali di CO2 del mondo, ciò avrebbe un impatto considerevole. Questi processi sono già in fase di sperimentazione in diversi luoghi in tutto il mondo. A medio termine l’industria può anche convertire la produzione in una riduzione diretta. Il processo prevede il riempimento di pellet di ossido granulare (come quelli forniti dalle miniere dopo la lavorazione del minerale) come solidi in una fornace e la loro conversione direttamente con metano. Questo è stato fatto da tempo nei paesi in cui il metano è accessibile. Questo processo ha il vantaggio che, in linea di principio, le piante possono essere convertite fino al 100% in idrogeno.