Proyecto 'Bio Sponge Iron' (BSI)
El proyecto 'Bio Sponge Iron' (BSI) supone un paso decisivo hacia la descarbonización de la reducción del hierro en la industria siderúrgica, al proponer un proceso integrado capaz de reducir los óxidos de hierro mediante biocarbón, al tiempo que se recupera el calor generado por la postcombustión del CO producido durante la fundición.
Coordinado por RINA-CSM y financiado por la Unión Europea en el marco del programa del Fondo de Investigación del Carbón y del Acero (RFCS) (Acuerdo de Subvención n.º 101254460), el proyecto combina un horno de fundición horizontal especializado, un sistema interno de recuperación de calor y una metodología específica de caracterización y modelización. Este enfoque integrado tiene como objetivo superar los niveles TRL 4-6, actualmente limitados, de las tecnologías individuales para alcanzar un demostrador TRL 7 plenamente operativo en Alquife (Granada).
Una innovación clave, desarrollada con la contribución científica del CSIC, radica en el uso de biocarbón producido a partir de residuos orgánicos como agente reductor y portador de energía, lo que introduce un fuerte componente de economía circular al transformar los residuos agrícolas y forestales, así como la escoria de laminación, en insumos valiosos para la producción de hierro. A través de este enfoque, BSI mejora la sostenibilidad al tiempo que contribuye a la minimización de residuos y a la eficiencia en el uso de los recursos, con el objetivo de alcanzar una huella de carbono directa cero en comparación con los 2.500 kg de CO₂ por tonelada métrica de Fe de la ruta del alto horno o los 750 kg de CO₂ por tonelada métrica de Fe de la ruta del horno de cuba alimentado con gas natural.
Un aspecto importante de la evaluación técnico-económica del proyecto es el análisis de los costes de producción, obtención y suministro del biocarbón. Comprender la viabilidad económica del uso del biocarbón como agente reductor alternativo será esencial para evaluar la competitividad y la escalabilidad de la tecnología BSI. El análisis tendrá en cuenta la disponibilidad del biocarbón, los costes de producción y su contribución potencial a la reducción de la huella de carbono de la producción de hierro.
Las actividades experimentales del proyecto se llevarán a cabo en estrecha colaboración con socios industriales de toda la cadena de valor: el socio principal, Minas de Alquife, para operaciones piloto a largo plazo con finos de mineral de hierro; AGRI para la construcción; y BSN para el suministro de escoria de laminación y las posteriores pruebas de fusión en un horno de arco eléctrico (EAF). Estas demostraciones validarán el amortiguamiento térmico, la cinética de reducción y el rendimiento en la recuperación de calor del sistema integrado en condiciones reales de funcionamiento, lo que proporcionará datos esenciales para ampliar la tecnología a una planta piloto semiindustrial en Alquife (Granada) y, en última instancia, a una planta a escala industrial con una capacidad de 20 kt/año, también en Alquife (Granada). Si la demostración tiene éxito, la tecnología podría implantarse posteriormente mediante plantas industriales modulares, lo que permitiría escenarios de producción potenciales que oscilarían entre 0,5 y 4 Mt de hierro verde prerreducido al año.
Los resultados de las pruebas realizadas en el Politecnico di Milano, en Italia, uno de los miembros del consorcio europeo subvencionado, en las que se alimentó la planta piloto con finos de mineral de hierro de Minas de Alquife con un contenido de Fe del 52%, han dado como resultado un producto final BSI comercializable para la industria siderúrgica con un contenido medio de Fe del 80,91%, con valores máximos de hasta el 90,40% de Fe y valores mínimos del 70,80% de Fe.
Estos valores sitúan el precio actual del BSI en 370 dólares por tonelada métrica —equivalente al precio del HBI— en lugar de los 60 dólares por tonelada métrica del producto actual de Alquife. Esto supone un aumento del valor seis veces superior y compensa la pérdida de masa durante el procesamiento, ya que la tasa de recuperación de la planta de beneficio es del 71,24 %. Lo anterior implica un aumento sustancial del valor de la producción de las minas de mineral de hierro con leyes inferiores a la calidad superior (62-65% de Fe) y mejora su competitividad en el mercado internacional del acero al suministrar un producto final de BSI de alta calidad conocido como hierro briquetado en caliente (HBI), que también utiliza la industria del reciclaje de chatarra para la fabricación de acero (fuente de los precios: precios de los productos siderúrgicos y de las materias primas). Steel Mont GmbH, en colaboración con el Politecnico di Milano, evaluará más a fondo el posicionamiento del producto en el mercado mediante una comparación técnico-económica con las vías de producción convencionales.
Se espera que los resultados de la demostración industrial sirvan de referencia para su replicación, lo que promoverá una adopción más amplia de las tecnologías de reducción directa basadas en biocarbón en el sector siderúrgico. Al demostrar tanto la viabilidad técnica como los beneficios medioambientales del enfoque BSI —incluida una reducción anual estimada de 660.000 toneladas métricas de CO₂ a gran escala y el potencial de sustituir la producción de un alto horno de tamaño medio para 2032—, se espera que el proyecto refuerce la competitividad y la sostenibilidad del sector siderúrgico europeo y contribuya a los objetivos de la Clean Steel Alliance y del Pacto Verde Europeo.
Además de su posible aplicación en Europa, la tecnología BSI puede ofrecer oportunidades de descarbonización en las industrias internacionales de extracción de mineral de hierro y de fabricación de acero. Se han mantenido conversaciones preliminares con empresas mineras de mineral de hierro de Australia, la India, Brasil y Perú para explorar la posible aplicación de esta tecnología. Aunque estas oportunidades internacionales quedan fuera del alcance actual del proyecto de investigación financiado por la UE, ponen de relieve el potencial para una futura transferencia de tecnología y una adopción más amplia de los procesos de reducción del hierro basados en biocarbón más allá de Europa.
En última instancia, el proyecto BSI aborda un importante reto metalúrgico y de ingeniería, al tiempo que establece una vía para transformar los residuos orgánicos y los subproductos de la fabricación de acero en recursos valiosos. Al apoyar la descarbonización de la producción de hierro y promover los principios de la economía circular, el proyecto pretende contribuir a una industria siderúrgica europea más sostenible y competitiva, al tiempo que crea oportunidades potenciales para la futura transferencia de tecnología y su aplicación en los mercados internacionales de mineral de hierro.
