Senza combustibili fossili, non può esserci un processo di altoforno, ma l'idrogeno potrebbe svolgere un ruolo più importante in futuro. Presso la TU Wien è in fase di sviluppo un processo rispettoso dell'ambiente mediante il quale la biomassa può essere utilizzata per produrre un gas ricco di idrogeno che può poi essere impiegato in vari modi nell'industria siderurgica. TU Wien e voestalpine ora mirano a condurre ulteriori ricerche congiunte sull'argomento. La visione a lungo termine è una fonte di energia rinnovabile, saldamente ancorato alla progettazione di un'opera siderurgica integrata.

Due flussi di gas:qui idrogeno, anidride carbonica lì

In un processo sviluppato alla TU Wien, la biomassa viene convertita ad alte temperature in modo da produrre due flussi di gas separati:un gas produttore ricco di idrogeno e un gas di scarico ricco di CO2. Questo è noto come processo di riformazione della biomassa ed è reso possibile dall'uso della calce in uno speciale sistema a letto fluido. In un'acciaieria integrata che unisce le numerose fasi di produzione e finitura dalla ghisa al prodotto siderurgico finito, sarebbe possibile utilizzare il gas di produzione ricco di idrogeno in varie fasi di produzione. Come fonte di energia rinnovabile, ciò offrirebbe un'alternativa ecologica al gas naturale. Allo stesso tempo, sono in corso ricerche anche sul flusso dei gas di scarico. Con il nuovo processo, la CO2 in esso contenuta viene arricchita e può quindi essere efficacemente separata o sottoposta a ulteriore lavorazione.

"Da un punto di vista chimico, l'importante fase reattiva nel processo di altoforno è la riduzione del minerale di ferro, " spiega Johannes Schmid, Project Manager presso l'Istituto di Ingegneria Chimica di TU Wien. "Nel minerale naturale, il ferro è presente sotto forma di ossido di ferro, quindi gli atomi di ossigeno devono prima essere separati dagli atomi di ferro."

In questo processo di riduzione, il carbonio nella coca, e in particolare il monossido di carbonio risultante, gioca un ruolo fondamentale. Fino a una certa proporzione, però, l'idrogeno può anche servire come possibile agente riducente. L'intera catena di processo, dalla produzione e integrazione di gas idrogeno da fonti rinnovabili al suo utilizzo negli altiforni, richiederanno ulteriori ricerche in futuro. "In ogni caso possiamo dimostrare che un gas riducente può essere ottenuto dalla biomassa con l'ausilio di un nuovo processo, " spiega Florian Benedikt, Josef Fuchs e Stefan Müller, che stanno lavorando al progetto. "Secondo le nostre misurazioni, in linea di principio il nostro gas di produzione è un'adeguata fonte di energia biogena aggiuntiva. La qualità del gas è almeno equivalente a quella che voestalpine sta già utilizzando oggi per varie fasi di lavorazione in uno stabilimento siderurgico integrato".

Sfruttamento dell'anidride carbonica:anche meglio di CO2-neutrale

Il secondo flusso di gas prodotto nel processo di reforming della biomassa di TU Wien contiene CO2. Se l'anidride carbonica viene infine rilasciata nell'ambiente, questo chiude il ciclo del carbonio:tutto ciò che viene rilasciato è la CO2 che era precedentemente immagazzinata come biomassa negli impianti che sono stati utilizzati. Se la CO2 non viene rilasciata nell'ambiente ma ulteriormente elaborata, quindi il processo ha un'impronta di CO2 ancora migliore:questo è noto come processo a "emissioni sotto zero".

Vision:implementazione delle fonti energetiche rinnovabili nei processi produttivi

Il Prof. Hermann Hofbauer è soddisfatto dei risultati raggiunti:"L'implementazione di fonti di energia rinnovabile in un processo ad alta intensità di risorse come la produzione di acciaio rappresenta una grande sfida. Il progetto di ricerca con voestalpine su questo argomento è quindi un importante progetto faro per il nostro gruppo di ricerca». Per ottimizzare il processo di reforming della biomassa, un grande centro di ricerca, con un'altezza totale di sette metri, è stato costruito tra il 2013 e il 2015 presso TU Wien. "Solo una struttura del genere può darci risultati significativi che ci consentiranno di progettare importanti installazioni dimostrative industriali, "dice Hofbauer.

"I nostri risultati ci mostrano che è tecnicamente possibile, " spiega Johannes Schmid. "Per biomasse di alta qualità come i trucioli di legno, anche se, non è possibile illustrare economicamente le prospettive di utilizzo nelle condizioni attuali. Ecco perché sono necessarie ulteriori ricerche approfondite, in modo che possiamo anche rendere possibile l'utilizzo di materie prime biogene poco costose." Oltre alla generazione di idrogeno mediante un processo di elettrolisi, la tecnologia offre anche un'altra possibile alternativa ecologica per la produzione di acciaio a lungo termine.