El CSIC impulsa una tecnología para descarbonizar la producción de hierro reutilizando residuos industriales

La industria siderúrgica, una de las actividades industriales con mayor intensidad energética y emisiones de carbono, podría avanzar hacia modelos más circulares gracias a una nueva tecnología desarrollada por el Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del CSIC y la Universitat Politècnica de València (UPV). El sistema permite producir hierro metálico a partir de residuos siderúrgicos mediante el uso de hidrógeno verde, alcanzando un rendimiento del 92% en una planta piloto instalada en Valencia.

La investigación, publicada en la revista ACS Sustainable Resource Management, demuestra la viabilidad de reutilizar residuos procedentes del proceso de laminado del acero, concretamente cascarilla de laminación, para transformarlos en materias primas reutilizables dentro de la propia industria siderúrgica. El desarrollo ha recibido además una financiación de 1,7 millones de euros del Centro para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (CDTI) para continuar su escalado industrial.

Producción de hierro mediante reducción directa

La tecnología emplea el proceso Direct Reduction of Iron (DRI), un método que convierte el mineral de hierro en hierro metálico sin necesidad de fundición. Frente a los altos hornos tradicionales basados en carbón mineral, el sistema utiliza gases reductores como el hidrógeno, lo que permite operar a temperaturas más bajas y reducir tanto el consumo energético como las emisiones de CO₂.

En este caso, el proceso se alimenta con hidrógeno verde, obtenido mediante electrólisis del agua utilizando electricidad de origen renovable.

“El principal resultado de nuestra investigación ha sido realizar la prueba de concepto de la tecnología mediante la cual, a partir de un desecho industrial, hemos podido revalorizarlo en hierro metálico para su posterior uso en la industria siderúrgica, de manera sostenible y con una baja huella de carbono”, explica José Manuel Serra, profesor de investigación del CSIC y director del ITQ.

La tecnología ha alcanzado un rendimiento del 92% en un reactor de escala piloto desarrollado en el ITQ.

Revalorización de residuos siderúrgicos

El trabajo se ha desarrollado en el marco del proyecto Hymet, centrado en la recuperación de residuos ricos en hierro para convertirlos en materias primas reutilizables.

La investigación se estructuró en tres fases. En primer lugar, el equipo realizó estudios mediante difracción de rayos X in situ para analizar las transformaciones cristalográficas que experimentan los residuos durante el proceso de reducción directa. Posteriormente se llevaron a cabo ensayos en reactores de lecho fijo para definir las condiciones óptimas de operación. Finalmente, los residuos fueron tratados en un reactor diseñado y fabricado por el propio ITQ, donde se validó el potencial industrial de la tecnología.

Según Alfonso Carrillo, científico titular del CSIC en el ITQ, el proyecto ha permitido demostrar “la viabilidad de reutilizar residuos industriales para transformarlos en productos de alto valor añadido mediante el uso de hidrógeno verde”.

Además, destacó la capacidad del consorcio para analizar el proceso “desde el nivel atómico hasta su escalado en una planta de demostración”, así como el papel de las instalaciones del ITQ y del Hub de Innovación Greenruptive del CSIC en el desarrollo de tecnologías industriales de descarbonización.

El sistema permite producir hierro metálico a partir de residuos siderúrgicos mediante el uso de hidrógeno verde.

Planta piloto y colaboración industrial

El proyecto Hymet concluyó con la construcción y puesta en marcha de una planta piloto en las instalaciones de Greenruptive, en Paterna (Valencia), con capacidad para producir 500 toneladas de hierro al año.

La iniciativa ha contado con la participación de distintos centros de investigación y empresas industriales. El ITQ lideró el desarrollo tecnológico junto al Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM-CSIC), encargado de optimizar las propiedades de los pellets mediante pretratamientos de los residuos.

También participaron Celsa, como suministradora de residuos de cascarilla procedentes del sector siderúrgico, y Técnicas Reunidas, responsable del diseño de reactores y de la ingeniería de procesos.

Tras la finalización de Hymet, el consorcio continuará el desarrollo de la tecnología a través del nuevo proyecto SusDRX, en el que participan ITQ, CENIM, Ferimet, Celsa Atlantic, Kerionics y Técnicas Reunidas Internacional. El proyecto tendrá una duración de tres años y estará financiado con 1,7 millones de euros del CDTI a través de la convocatoria Innterconecta STEP.