En 2023, se producirían anualmente casi 2.000 millones de toneladas métricas, suficiente para cubrir Manhattan con una capa de más de 4 metros de espesor.

La fabricación de este metal produce una enorme cantidad de dióxido de carbono. En total, la fabricación de acero representa alrededor del 8% de las emisiones de carbono del mundo, uno de los mayores emisores industriales y mucho más que fuentes como la aviación. El proceso de fabricación más común produce alrededor de dos toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de acero.

Un puñado de grupos y empresas están haciendo avances importantes hacia el acero de bajas emisiones o cero emisiones. Entre ellos, destaca la empresa sueca Stegra. (Originalmente llamada H2 Green Steel , la empresa cambió su nombre a Stegra, que significa "elevar" en sueco, en septiembre). La startup, formada en 2020, ha recaudado cerca de 7.000 millones de dólares y está construyendo una planta en Boden, una ciudad en el norte de Suecia. Será la primera planta a escala industrial del mundo que produzca acero verde. Stegra dice que está en camino de comenzar la producción en 2026, produciendo inicialmente 2,5 millones de toneladas métricas por año y eventualmente produciendo 4,5 millones de toneladas métricas.

La empresa utiliza el llamado hidrógeno verde, que se produce con energía renovable, para procesar el mineral de hierro y convertirlo en acero. Ubicada en una zona de Suecia con abundante energía hidroeléctrica, la planta de Stegra utilizará energía hidroeléctrica y eólica para impulsar un enorme electrolizador que divide el agua para producir hidrógeno. El gas hidrógeno se utilizará luego para extraer el oxígeno del mineral de hierro y producir hierro metálico, un paso clave en la fabricación de acero.

Este proceso de utilización del hidrógeno para fabricar hierro (y posteriormente acero) ya se ha utilizado en plantas piloto de Midrex, una empresa estadounidense a la que Stegra le compra el equipo. Pero Stegra tendrá que demostrar que funcionará en una planta mucho más grande.

El mundo produce alrededor de 60.000 toneladas métricas de acero cada 15 minutos.

“Tenemos varios pasos que realmente no se han probado a gran escala antes”, dice Maria Persson Gulda , directora de tecnología de Stegra. Estos pasos incluyen la construcción de uno de los electrolizadores más grandes del mundo.

Más allá de las incógnitas que supone la ampliación de una nueva tecnología, Stegra también se enfrenta a serios retos empresariales. La industria siderúrgica es un sector de márgenes reducidos e intensamente competitivo en el que las empresas consiguen clientes en gran medida por el precio.

Stegra calcula que, una vez que comiencen las operaciones, podrá producir acero al mismo coste que el producto convencional, en gran medida gracias a su acceso a electricidad barata. Pero planea cobrar entre un 20% y un 30% más para cubrir los 4.500 millones de euros que costará construir la planta. Gulda afirma que la empresa ya ha vendido contratos por 1,2 millones de toneladas métricas que se producirán en los próximos cinco a siete años. Y sus clientes más recientes (como los fabricantes de automóviles que buscan reducir sus emisiones de carbono y comercializar sus productos como ecológicos) han aceptado pagar la prima del 30%.

Ahora la pregunta es: ¿Stegra puede cumplir con lo prometido?

El secreto del hidrógeno

Para fabricar acero (una aleación de hierro y carbono, a la que se le añaden algunos otros elementos según sea necesario), primero hay que extraer el oxígeno del mineral de hierro extraído del suelo. De ese modo, se obtiene el metal purificado.

El proceso más común de fabricación de acero comienza en altos hornos, donde el mineral se mezcla con un derivado del carbón rico en carbono llamado coque y se calienta. El carbono reacciona con el oxígeno del mineral para producir dióxido de carbono; el metal que queda entra luego en otro tipo de horno, donde se le introduce más oxígeno bajo altas temperaturas y presión. El gas reacciona con las impurezas restantes para producir diversos óxidos, que luego se eliminan, dejando atrás el acero.

El segundo método convencional, que se utiliza para fabricar una proporción mucho menor del acero del mundo, es un proceso llamado reducción directa. En él se suele emplear gas natural, que se separa en hidrógeno y monóxido de carbono. Ambos gases reaccionan con el oxígeno para extraerlo del mineral de hierro, creando dióxido de carbono y agua como subproductos.

El hierro que queda se funde en un horno de arco eléctrico y se procesa para eliminar las impurezas y crear acero. En general, este método genera aproximadamente un 40 % menos de emisiones que la técnica del alto horno, pero aún así produce más de una tonelada de dióxido de carbono por cada tonelada de acero.

Pero ¿por qué no utilizar simplemente hidrógeno en lugar de empezar con gas natural? El único subproducto sería agua. Y si, como planea hacer Stegra, se utiliza hidrógeno verde producido con energía limpia, el resultado es una forma nueva y prometedora de fabricar acero que, en teoría, puede producir emisiones cercanas a cero.

El proceso de Stegra es muy similar a la técnica estándar de reducción directa, salvo que, como solo utiliza hidrógeno, necesita una temperatura más alta. No es la única forma posible de fabricar acero con una huella de carbono insignificante, pero es el único método que está a punto de ser utilizado a escala industrial.

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Stegra ha puesto los cimientos de su planta y está colocando el tejado y las paredes de su acería. Ya se han instalado los primeros equipos en el edificio donde los hornos de arco eléctrico fundirán el hierro y producirán acero en serie, y ya se están realizando las obras en la instalación que albergará un electrolizador de 700 megavatios, el más grande de Europa.

Para producir hidrógeno, purificar hierro y producir 2,5 millones de toneladas métricas de acero verde al año, la planta consumirá 10 teravatios-hora de electricidad. Se trata de una cantidad enorme, equivalente al consumo anual de un país pequeño como Estonia. Aunque los costos de la electricidad en los acuerdos de Stegra son confidenciales, los datos disponibles públicamente sugieren tarifas de alrededor de 30 euros (32 dólares) por megavatio-hora o más. (A ese ritmo, 10 teravatios-hora costarían 320 millones de dólares).

Muchos de los compradores de acero verde de primera calidad pertenecen a la industria automotriz , entre ellos Mercedes-Benz , Porsche, BMW, Volvo Group y Scania, una empresa sueca que fabrica camiones y autobuses. También se han sumado seis empresas que fabrican muebles, electrodomésticos y materiales de construcción, entre ellas Ikea, así como cinco empresas que compran acero y lo distribuyen a muchos fabricantes diferentes.

Algunos de estos fabricantes de automóviles (como Volvo, que comprará a Stegra y a su rival SSAB ) están promocionando los automóviles fabricados con acero ecológico como “libres de combustibles fósiles”. Y como los automóviles y camiones también tienen muchas piezas que son mucho más caras que el acero que utilizan, el acero que les cuesta un poco más a los fabricantes de automóviles sólo suma un poco al costo del vehículo: tal vez un par de cientos de dólares o menos, según algunas estimaciones. Muchas empresas también han establecido objetivos internos para reducir las emisiones, y la compra de acero ecológico puede acercarlas a esos objetivos.

El modelo de negocio de Stegra es posible en parte gracias a las condiciones económicas únicas de la Unión Europea. En diciembre de 2022, el Parlamento Europeo aprobó un arancel sobre las importaciones de productos con alto contenido de carbono, como el acero, conocido como Mecanismo de Ajuste Fronterizo de Carbono (CBAM). A partir de 2024, esta ley obliga a quienes importen hierro, acero y otras materias primas a informar sobre las emisiones de carbono asociadas a esos materiales.

A partir de 2026, las empresas tendrán que empezar a pagar tasas proporcionales a la huella de carbono de los materiales. Algunas empresas ya apuestan a que será suficiente para que valga la pena el recargo del 30% de Stegra.

Aunque la ley podría incentivar la descarbonización dentro de la UE y para quienes importan acero a Europa, los fabricantes de acero ecológico probablemente también necesitarán subsidios para sufragar los costos de escalar la producción, dice Charlotte Unger, investigadora del Instituto de Investigación para la Sostenibilidad en Potsdam, Alemania. En el caso de Stegra, recibirá 265 millones de euros de la Comisión Europea para ayudar a construir su planta; también recibió 250 millones de euros del Fondo de Innovación de la Unión Europea.

Mientras tanto, Stegra está trabajando para reducir los costes y aumentar los ingresos. Olof Hernell, el director digital, afirma que la empresa ha invertido mucho en productos digitales para mejorar la eficiencia. Por ejemplo, se utilizará un sistema semiautomático para aumentar o disminuir el uso de electricidad en función de las fluctuaciones de su precio en la red.

Stegra se dio cuenta de que no existía un software sofisticado para llevar un registro de las emisiones que la empresa produce en cada paso del proceso de fabricación de acero. Por eso está creando su propio software de contabilidad de carbono, que pronto venderá como parte de una nueva empresa derivada. Este tipo de contabilidad es muy importante para Stegra, dice Hernell, ya que "pedimos una prima bastante significativa, y esa prima solo se cumple con la promesa de una huella de carbono baja".

No para todos

Stegra cree que, mientras el CBAM siga vigente, habrá demanda más que suficiente para su acero ecológico, especialmente si entran en vigor otras iniciativas de fijación de precios del carbono. El optimismo de la empresa se ve reforzado por el hecho de que espera ser la primera en comercializar el acero y prevé que los costes se reducirán con el tiempo. Pero para que el acero ecológico afecte al mercado de forma más amplia o siga siendo viable una vez que varias empresas empiecen a fabricar cantidades significativas del mismo, sus costes de fabricación tendrán que acabar siendo competitivos con los del acero convencional.

Stegra ha vendido contratos por 1,2 millones de toneladas métricas de acero que se producirán en los próximos cinco a siete años.

Aunque Stegra tiene una perspectiva prometedora en Europa, es poco probable que su plan de fabricación de acero a base de hidrógeno tenga sentido económico en muchos otros lugares del mundo, al menos en el futuro cercano. Hay muy pocas regiones con una cantidad tan grande de electricidad limpia y un acceso tan fácil a la red. Además, el norte de Suecia también es rico en minerales de alta calidad que son fáciles de procesar utilizando el método de reducción directa de hidrógeno, dice Chris Pistorius , ingeniero metalúrgico y codirector del Centro de Investigación de Fabricación de Hierro y Acero en la Universidad Carnegie Mellon.

El acero verde se puede fabricar a partir de minerales de menor calidad, dice Pistorius, “pero tiene los efectos negativos de un mayor consumo de electricidad, lo que lleva a un procesamiento más lento”.

Gracias a los incentivos de la UE, se están construyendo otras plantas siderúrgicas basadas en hidrógeno en Suecia y en otros lugares de Europa. Hybrit, una tecnología de acero ecológico desarrollada por SSAB, la empresa minera LKAB y el productor de energía Vattenfall, utiliza un proceso similar al de Stegra. LKAB espera terminar una planta de demostración para 2028 en Gällivare, también en el norte de Suecia. Sin embargo, el progreso se ha visto retrasado por los problemas para obtener el permiso ambiental necesario.

Mientras tanto, una empresa llamadaBoston Metal está trabajando para comercializar una técnica diferente para romper los enlaces del óxido de hierro haciendo pasar una corriente a través de una mezcla de mineral de hierro y un electrolito, lo que crea un calor extremadamente alto. Este proceso electroquímico produce un metal de hierro purificado que se puede convertir en acero. La tecnología aún no se ha probado a gran escala, pero Boston Metal espera obtener la licencia de su proceso de acero ecológico en 2026.

Es comprensible que estas nuevas tecnologías cuesten más al principio y los consumidores o los gobiernos tendrán que pagar la factura, dice Jessica Allen, experta en producción de acero verde de la Universidad de Newcastle en Australia.

En el caso de Stegra, ambos parecen dispuestos a hacerlo, pero será más difícil fuera de la UE. Además, producir suficiente acero verde para reducir considerablemente las emisiones del sector probablemente requerirá una cartera de técnicas diferentes para tener éxito.

De todos modos, como pionero en el mercado, Stegra está desempeñando un papel fundamental, afirma Allen, y su rendimiento influirá en la percepción del acero ecológico en los próximos años. “Estar dispuesto a asumir un riesgo y realmente construir… eso es exactamente lo que necesitamos”, añade. “Necesitamos más empresas como ésta”.

Por ahora, la planta de Stegra, que se levanta en los bosques boreales del norte de Suecia, representa el esfuerzo líder de la industria. Cuando comience a funcionar en 2026, esa planta será la primera demostración de que se puede fabricar acero a escala industrial sin liberar grandes cantidades de dióxido de carbono y, lo que es igual de importante, que los clientes están dispuestos a pagar por ello.

Douglas Main es periodista y ex editor senior y escritor de National Geographic .