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La industria del acero tiene un problema de contaminación. El lodo rojo tóxico del aluminio quiere ser la solución

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Fabricar acero es un proceso muy contaminante. Este material es extremadamente importante para nuestras necesidades actuales, pero al igual que ocurre con el hormigón, fabricarlo sale caro. No en un sentido económico, sino medioambiental. Se estima que la industria del acero genera casi un 10% de las emisiones de CO₂ a nivel mundial causadas por nuestra actividad, algo que se traduce de una forma más sencilla: por cada tonelada de acero que producimos, se emiten dos toneladas de CO₂ a la atmósfera.

El “acero verde” es una posible solución, y un reciente estudio apunta que se puede acabar con otro gran problema a la vez que producimos acero ‘ecológico’: con el del lodo rojo tóxico del aluminio.

Produciendo acero. La gran mayoría del acero que producimos actualmente se obtiene mediante la fórmula clásica. Esto implica que fundimos hierro, derivados del carbón y caliza en hornos en los que hay un alto contenido de carbono, posteriormente refinamos el resultado para reducir el contenido de carbono y, en esencia, ya lo tendríamos. El problema es que utilizamos muchísima energía en el proceso y se liberan residuos. Todo esto contribuye a que sea un proceso muy contaminante.

En 2022, la European Steel Association emitió un informe en el que se indicaba que la industria del acero mundial había producido un total de 1.880 millones de toneladas de acero, lo que supuso la emisión de unas 3.600 millones de toneladas de CO₂ a la atmósfera. Hay herramientas a nuestro alcance para reducir la producción de acero, como el reciclado del mismo, pero como tenemos que seguir produciendo, urge encontrar nuevas formas de hacerlo a la vez que emitimos menos CO₂.

El “acero verde”. Ahí es donde entra en juego lo que se ha denominado como “acero verde”. El proceso es el mismo, ya que la estructura del acero no cambia, pero lo que sí es diferente es la fuente de energía que utilizamos para conseguir ese acero. Mientras la industria tradicional emplea combustibles fósiles, lo que se propone con el “acero verde” es utilizar hidrógeno verde como fuente energética.

Hidrógeno verde. Antes de continuar, hay que hacer un inciso para hablar del hidrógeno verde. El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo y está muy presente en la Tierra, pero el problema es que no se suele encontrar aislado, sino combinado con otros elementos. Para poder extraer el hidrógeno que está combinado con otros elementos (como con el oxígeno en forma de agua o con carbono para formar hidrocarburos), hay que realizar un proceso que consume energía.

Tradicionalmente, se han utilizado combustibles fósiles para ello (y sigue siendo la manera más extendida para conseguir hidrógeno), pero también podemos extraer el hidrógeno utilizando la energía de fuentes renovables en el proceso. A ese hidrógeno que se consigue utilizando energía solar, eólica o hidroeléctrica, por ejemplo, es al que llamamos “hidrógeno verde”.

Lodo rojo tóxico. Dicho esto, podemos decir que el “acero verde” es el que conseguiríamos utilizando el hidrógeno verde como fuente de energía. Ahora bien, los científicos del Instituto Max Planck de Investigación del Hierro —un centro alemán—, han ido un paso más allá. ¿Y si, además de utilizar hidrógeno verde como fuente de energía, pudiésemos aprovechar el lodo rojo tóxico que se produce como residuo en la fabricación de aluminio?

La industria del aluminio produce unos 180 millones de toneladas de este lodo rojo al año. Es un residuo muy alcalino que contiene trazas de metales pesados, como puede ser el cromo. En varios países, estas trazas se llevan a grandes superficies al aire libre, donde se secan como si fuera un vertedero, y el gran problema —uno de ellos— es que el viento puede arrastrar partículas. Es extremadamente corrosivo y se ‘come’ el hormigón, algo que ya ha provocado algún que otro desastre natural.

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“Piscina” de lodo rojo en Alemania

2×1. Lo que proponen en Max Planck es utilizar esos residuos para fabricar acero. Matic Jovičevič-Klug es uno de los investigadores responsables del estudio y afirma que su proceso “podría resolver el problema de los residuos de la producción de aluminio y, al mismo tiempo, mejorar la huella de carbono de la industria siderúrgica”. Lo que han demostrado es que este lodo rojo se puede utilizar como materia prima en la fabricación del acero gracias a que cuentan con u 60% de óxido de hierro.

Los científicos del Max Planck fundieron el lodo rojo en un horno de arco eléctrico y, a la vez, reducen el óxido de hierro contenido en él, dando como resultado a hierro. Como fuente de calor se utiliza un plasma que contiene un 10% de hidrógeno. Esta “reducción de plasma” tarda sólo unos diez minutos y los responsables apuntan que el hierro resultante es tan puro que se puede procesar directamente para obtener acero.

Red Mud
Red Mud

Proceso para separar las partículas de hierro y los desechos y cómo unas se pueden enfocar a la creación de acero y, el resto, en la industria de la construcción (entre otras)

Aprovechando los desechos. Los óxidos metálicos que no se convierten en hierro han reducido su nivel de toxicidad, pero además se solidifican al enfriarse y se convierten en un material similar al vidrio que se puede utilizar como material también en la industria de la construcción. Es decir, con este método, lo que proponen es una solución a tres bandas: se consume lodo rojo tóxico, sus deshechos se pueden aprovechar y, en lugar de utilizar combustible fósil como alimento en los hornos, se utiliza hidrógeno verde.

Ahorrando CO₂. Con este proceso, los investigadores afirman que se pueden ahorrar grandes cantidades de carbono. Isnaldi Souza Filho es uno de los miembros del grupo y afirma que “si se utilizara hidrógeno verde para producir hierro a partir de los 4.000 millones de toneladas de lodo rojo que se han generado hasta la fecha en la producción mundial del aluminio, la industria del acero podría ahorrar casi 1.500 millones de toneladas de CO₂”. Esto supone casi la mitad de las toneladas de CO₂ que emitimos en 2022.

Y dinero. Estos hornos de arco no son nuevos, ya que se emplean en la industria para fundir la chatarra y, además, los investigadores afirman que saldría rentable a la industria del acero. “Con hidrógeno y una combinación de electricidad para el horno, el proceso merece la pena si el lodo rojo contiene un 50% o más de óxido de hierro. Si se tienen en cuenta los costes de eliminación del lodo rojo, sólo con un 35% de óxido de hierro extraído en el proceso ya sería rentable”, afirman desde el estudio, apuntando que “son estimaciones conservadoras”.

El reto del hidrógeno verde. El director del Instituto Max Planck afirma que “ahora le toca a la industria decidir si utilizará la reducción de lodo rojo mediante plasma para obtener hierro”, pero puede que la cosa no sea tan sencilla si tenemos en cuenta que la industria energética aún debe dar pasos adelante para que el hidrógeno verde sea una fuente energética potente.

La Asociación Europea del Acero ya apuntó hace unos años que, si se quiere descarbonizar la industria, debemos producir muchísimas más toneladas de hidrógeno verde. Afirmaron que se necesitarían 5,5 millones de toneladas de hidrógeno para que la producción de acero en la Unión Europea fuera “verde”, pero actualmente la producción de hidrógeno es de poco más de 100 millones de toneladas, contando hidrógeno verde… y de otros colores.

Por tanto, el cuello de botella no está en saber cómo fabricar “acero verde”, sino en contar con más hidrógeno verde para que todo esto tenga sentido.

Imágenes | Nature, Gobierno de Hungría, Alfred T. Palmer, Ra Boe

En Xataka | Un experimento para fabricar oxígeno en la Luna nos acerca a un hito en la Tierra: el acero verde

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Un estudio japonés está consiguiendo transformar el metano en una fuente de energía limpia: el hidrógeno turquesa

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El hidrógeno verde es el más conocido por su producción a partir de energías renovables, convirtiéndose en una de las opciones más limpias. No obstante, existen otros tipos de hidrógeno que pueden ser de menos a más contaminantes. Entre los cuales vamos a destacar el hidrógeno turquesa, porque ha despertado el interés por su proceso de producción a partir del metano sin emitir CO₂.

Hidrógeno turquesa. La empresa japonesa Ebara ha empezado a investigar los principales beneficios de utilizar hidrógeno turquesa frente otros tipos de hidrógeno. En sus estudios ha encontrado en este gas una alternativa limpia que proviene del metano contenido en gas natural o biogás.

En el proyecto participan el Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales y la Universidad de Shizuoka, así como del fabricante de materiales Taiyo Koko. Además, la iniciativa forma parte de la Organización de Desarrollo de Nuevas Energías y Tecnologías Industriales, promovido por el gobierno japonés.

¿Cómo es el proceso? La compañía japonesa ha concentrado su labor en la pirolisis del metano, es decir, en intentar separar el hidrógeno y el carbono sólido en diferentes reactores. A partir de este trabajo, se podrá producir hidrógeno más eficiente sin comprometer la calidad ni la cantidad de carbono generado. Además, al separar el carbono sólido, se abre la posibilidad de utilizarlo en una variedad de industrias, como la fabricación de neumáticos, fibras de carbono para automóviles y aviones, entre otros.

¿Qué ocurre en España? Si tenemos que hablar de hidrógeno y metano, podemos hablar de España, pero antes de ello un reciente informe ha detallado que la Península Ibérica lidera la transición energética con un 82% de electricidad limpia. España ha destacado por iniciativas ambiciosas, como el Corredor H2Med, que tiene como objetivo la creación de una infraestructura para la distribución de hidrógeno verde entre España, Francia y otros países de Europa.

Por su parte, el biometano se presenta como una opción interesante en el contexto de la transición hacia una energía más limpia y sostenible, siendo una de las fuentes para producir hidrógeno sin emisiones de CO₂, tal como lo demanda la creciente industria energética.

Previsiones del hidrógeno turquesa. El futuro del hidrógeno turquesa parece prometedor y España podría convertirse en un gran hub energético si combina los diferentes proyectos que tiene en marcha. Por su parte, la compañía Ebara espera tener su proceso de producción listo para comercialización alrededor de 2026.

Además, la combinación de hidrógeno limpio con aplicaciones industriales del carbono sólido abre nuevas oportunidades para el uso de estos materiales en sectores clave, como la automoción y la aviación, lo que podría transformar no solo la energía, sino también industrias enteras.

Todo queda en Navarra. Aparte de producir hidrógeno mediante el metano, también existen otras investigaciones para seguir aprovechando este gas. Un grupo de ingenieros de la misma comunidad autónoma logró desarrollar una solución al transformar la forma en que se produce energía limpia a partir del metano. Esta investigación, centrada en una técnica de descomposición del metano, promete ofrecer una alternativa sostenible al gas natural sin generar emisiones de dióxido de carbono (CO₂).

Imagen | Pixabay

Xataka | La mayor fuga de metano registrada es solo un aviso: llevamos décadas infravalorando este gas de efecto invernadero

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Peso Pluma, en la mira de EU: es investigado por su presunta relación con el lavado de dinero para el crimen organizado

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Escrito en ENTRETENIMIENTO el

Peso Pluma, el cantante mexicano más escuchado en Spotify, cuenta con investigaciones abiertas en Estados Unidos por su presunta relación con el crimen organizado, según el periodista Luis Chaparro.

El comunicador afirmó que aunque Hassan Kabande Laija, más conocido como Peso Pluma, tiene investigaciones en curso desde hace varios años. 

“Se había hablado desde hace mucho tiempo atrás que Peso Pluma sí fue financiado por el cártel (de Sinaloa), sí agarro lana, les lavó dinero y le hicieron su carrera de alguna manera”, detalló. 

Chaparro precisó que esa información se la confirmaron fuentes internas del Cártel del Sinaloa, así como del gobierno de Estados Unidos, aunque dijo que la detención del cantante podría hacerse en algunos años porque es difícil llevarla a cabo actualmente.

 “Dicen, ¿cómo tocarlo?, ahorita está difícil porque ese dinero ya se repartió, se lavó y deslavó”, añadió. 

El pasado 9 de enero, el cantante de “BELLAKEO” fue señalado como presunto miembro de una red de lavado de dinero en beneficio de Los Chapitos, la facción del Cártel de Sinaloa liderada por los hijos de Joaquín “El Chapo” Guzmán Loera. 

En volantes lanzados por la ciudad de Culiacán, Sinaloa, se advirtió a él y a otros 24 influencer y cantantes que irían por cada uno por su relación con Los Chapitos.

El periodista añadió que los corridos de Peso Pluma sirven a las autoridades para detectar los movimientos de los integrantes del crimen organizado y que “a cabrón que le hace corrido Peso Pluma, cabrón que lo van a ir a corretear en Sinaloa”. 

En septiembre del 2024, las autoridades aseguraron que los corridos tumbados del galardonado en los premios Grammy ayudaron a la detención de Mario Alexander “N”, alias “El Piyi“, presunto operador y brazo armado de Iván Archivaldo Guzmán, líder de Los Chapitos, al detallar la personalidad del presunto criminal. 

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El cobre ha reinado en la industria de los chips durante décadas. Ya tiene un sustituto imbatible: el rutenio

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Las tierras raras acaparan el protagonismo en el ámbito de los semiconductores y otras industrias desde que comenzaron las tensiones entre EEUU y China. El galio, el germanio y el antimonio no pertenecen a este grupo de elementos químicos exóticos, pero también están siendo utilizados como moneda de cambio por estas dos grandes potencias para agredirse. Sea como sea en el dominio de los circuitos integrados hay un elemento químico que es mucho más humilde, pero que también resulta esencial. Y no se trata del también imprescindible silicio. Es el cobre.

Este metal de transición no es uno de los elementos químicos más abundantes en nuestro planeta, pero tampoco es raro. Y, afortunadamente, es relativamente sencillo extraerlo y procesarlo. Destaca por su alta conductividad eléctrica y buena conductividad térmica, así como por su ductilidad y resistencia a la corrosión. Estas propiedades han provocado que sea uno de los elementos imprescindibles en la fabricación de semiconductores desde hace décadas, pero poco a poco se está abriendo paso una alternativa que parece estar llamada a desbancarlo. Y es realmente exótica.

El rutenio se está abriendo paso en la industria de los circuitos integrados

Antes de que indaguemos en las propiedades del rutenio nos viene bien conocer con precisión para qué emplean el cobre los fabricantes de chips. Y lo utilizan ante todo en las conexiones de los transistores dentro de los circuitos integrados. Los enlaces de cobre se encargan de transmitir las señales eléctricas entre unos transistores y otros, por lo que su intervención es esencial dentro de los semiconductores. De hecho, las propiedades eléctricas que he destacado en el párrafo anterior son las responsables de que este metal tenga un rol tan relevante.

Sin embargo, su adopción en un principio no fue sencilla. Y no lo fue debido a que el cobre puede filtrarse en el silicio. Este proceso se conoce como difusión del cobre en el silicio, y es similar a la electromigración de la que os hablamos en este otro artículo para explicar por qué este último fenómeno representa una amenaza para nuestros dispositivos electrónicos. En cualquier caso, durante la difusión los átomos de cobre se desplazan y se infiltran en la estructura cristalina del silicio, degradándola y condicionando sus propiedades fisicoquímicas.

“Ahora creo que la industria probablemente está considerando el rutenio como el próximo gran avance en interconexiones más allá del cobre”

Afortunadamente, IBM dio con la solución a este problema en 1998. Sus investigadores se dieron cuenta de que era posible poner a punto un revestimiento para las interconexiones de cobre capaz de actuar como una barrera, y, por tanto, de impedir que los átomos de cobre se infiltren en el silicio. Esta estrategia fue tan eficaz que la industria de los semiconductores la adoptó y la ha mantenido hasta ahora. Sin embargo, la innovación se abre paso, y el rutenio, como he mencionado unas líneas más arriba, parece estar llamado a reemplazar al cobre en las conexiones entre transistores.

Jon Yu, el responsable de la newsletter The Asianometry, lo ha sugerido muy acertadamente durante la conversación que ha mantenido con Ben Thompson, el autor de la interesantísima publicación Stratechery. “Toda la industria siguió los pasos de IBM y el cobre tuvo que ser tratado de una forma innovadora que ha funcionado bien durante más de 20 años. Ahora creo que la industria probablemente está considerando el rutenio como el próximo gran avance en interconexiones más allá del cobre”.

Al igual que el cobre, el rutenio es un metal de transición. Las dos propiedades que lo hacen tan interesante para ocupar el lugar del cobre dentro de los circuitos integrados son su alta conductividad eléctrica y su excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, no podemos pasar por alto algo muy importante: el rutenio es muy escaso en la corteza terrestre. Escasísimo. Solo el 0,0000002% de la corteza de nuestro planeta es rutenio.

Las principales reservas de este metal se encuentran en Sudáfrica, Rusia, Zimbabue, Canadá y EEUU. Veremos si finalmente se consolida como uno de los ingredientes esenciales de la próxima generación de circuitos integrados. De ser así con toda probabilidad se transformará en otro objeto de deseo de las grandes potencias.

Imagen | TSMC

Más información | The Asianometry Newsletter

En Xataka | La carrera de los chips de 2 nm arrancará en 2025. Y será la más encarnizada de todas

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