Poate că ceea ce iese din stațiile noastre de epurare a apelor uzate nu este foarte atrăgător, dar adevărata problemă este ceea ce rămâne în urmă după tratarea apei.
Stațiile de epurare a apelor uzate produc un nămol lichid care, de obicei, este uscat și apoi ars sau aruncat. Acest proces este costisitor, poluant și a fost considerat mult timp risipitor.
Un grup de cercetători finanțați de UE are o altă perspectivă. După cum susțin ei, acest nămol ar putea deveni un aliat neobișnuit în lupta împotriva schimbărilor climatice – o materie primă pentru producerea hidrogenului și carbonului necesare pentru a fabrica oțel mai ecologic.
„Acest nămol are valoare, nu este doar deșeu”, a declarat David Chiaramonti, profesor de sisteme energetice, economie energetică și bioeconomie la Universitatea Politehnică din Torino, Italia. „Cu acesta putem produce substanțe precum carbonul și hidrogenul.”
Către oțelul verde
Chiaramonti coordonează o inițiativă de cercetare finanțată de UE, denumită H2STEEL, care reunește cadre universitare și experți din industria siderurgică din Franța, Italia, Țările de Jos, Spania și Regatul Unit. Scopul lor este de a proiecta un proces de extragere a materiilor utile din nămolul apelor uzate, astfel încât acestea să poată fi reutilizate și să contribuie la reducerea emisiilor industriei siderurgice.
Producția de oțel este esențială pentru tot, de la avioane și mașini la clădiri și turbine eoliene. De asemenea, este un factor important al schimbărilor climatice.
Potrivit unui raport din 2023 al Agenției Internaționale pentru Energie, doar sectorul siderurgic este responsabil de 8% din emisiile globale de CO2. Comparativ, industria aviatică emite aproximativ 2,5% din emisiile globale de CO2.
Reducerea acestor emisii este deosebit de dificilă. Fabricarea oțelului este complexă și, de obicei, necesită ingrediente cu conținut ridicat de carbon, care eliberează în mod inevitabil gaze cu efect de seră.
Din acest motiv, aceasta este una dintre industriile cel mai greu de decarbonizat și una dintre cele mai costisitoare de transformat.
Metodele tradiționale de producție a oțelului se confruntă cu presiuni tot mai mari în ceea ce privește prețul carbonului în toată Europa, în cadrul schemei UE de comercializare a certificatelor de emisii. Conform previziunilor pieței, prețul carbonului ar putea ajunge la 120-150 de euro pe tona de CO2 până în 2030, ceea ce ar putea însemna costuri suplimentare semnificative pe tonă de oțel produs.
Pentru o piață globală a oțelului în valoare de peste 2,5 trilioane de euro anual, identificarea unor alternative accesibile cu emisii scăzute de carbon este urgentă.
Nămol fierbinte
Aici intervine H2STEEL. „Este un bun exemplu al economiei circulare”, a spus Chiaramonti. „Luăm o resursă puțin utilizată, așa cum este nămolul din apele uzate, și o facem folositoare din nou.”
Procesul funcționează în două etape principale. În primul rând, nămolul este încălzit fără oxigen pentru a crea biocărbune, în cadrul unui proces numit „carbonizare”. Apoi, se prelucrează metanul din instalațiile de biogaz folosind acest biocărbune drept catalizator pentru a produce hidrogen.
Pe parcursul acestui proces, conținutul de carbon al biocărbunelui crește, devenind astfel valoros pentru fabricarea oțelului. Un alt produs secundar, fosforul, se separă pentru utilizarea în îngrășăminte.
Ambele materii rezultate – hidrogenul și biocărbunele cu conținut ridicat de carbon – ar putea contribui la obținerea unui oțel mai curat.
Procesul tradițional de fabricare a oțelului arde cărbunele cu minereu de fier, eliberând CO2. Cu abordarea proiectului H2STEEL, hidrogenul poate înlocui o parte din acest cărbune. Între timp, biocărbunele înlocuiește cărbunele obișnuit, transformând deșeurile într-un material industrial util.
Echipa construiește acum un utilaj de prelucrare înalt de 4 metri în Torino pentru a demonstra tehnologia. „Descompunem biometanul în carbon și hidrogen utilizând nămolul carbonizat la 900 °C”, a explicat Chiaramonti. „Acesta este modul în care îl transformăm în biocărbune și hidrogen circular.”
Carbon și hidrogen
Rezultatele oficiale ale proiectului, care se va încheia în martie 2026, nu sunt disponibile încă, dar potențialul este semnificativ.
Decarbonizarea oțelului atrage eforturi intense de cercetare, de la cuptoare electrice la procese pe bază de hidrogen. Abordarea bazată pe nămol a H2STEEL și-ar putea face loc în această transformare mai amplă.
„Această tehnologie este foarte flexibilă”, a declarat Jan Wiencke, lider de echipă pentru carbon durabil la centrul de cercetare al producătorului de oțel ArcelorMittal din Maizières, în nordul Franței.
Cu sediul în Luxemburg, ArcelorMittal este al doilea cel mai mare producător de oțel din lume.
De asemenea, compania este partener în cadrul proiectului H2STEEL și speră să poată utiliza tehnologia dezvoltată la fabricile sale de oțel.
„Indiferent dacă folosim un cuptor cu hidrogen sau unul electric, vom avea în continuare nevoie de ingrediente precum carbonul și hidrogenul în procesele noastre”, a spus Wiencke.
„Cu această tehnologie putem deja să reducem emisiile în prezent și va continua să fie utilă în viitor.”
Printre alți parteneri se numără Universitatea Leiden din Țările de Jos și Imperial College din Londra.
Pașii următori
Unul dintre cele mai mari avantaje ale H2STEEL este viteza. Dacă testele vor reuși, tehnologia ar putea fi implementată în câțiva ani – neobișnuit de rapid într-o industrie în care schimbările de infrastructură durează adesea decenii.
Cu toate acestea, există în continuare provocări. „Trebuie să obținem nămolul, să-l transformăm și să-l livrăm fabricilor de oțel”, a spus Chiaramonti. Crearea lanțurilor de aprovizionare și reducerea la minimum a costurilor vor fi esențiale.
ArcelorMittal, care își propune să atingă neutralitatea emisiilor de carbon până în 2050, urmărește îndeaproape situația. „Aceasta este o tehnologie excelentă pentru industria siderurgică, dar trebuie să își dovedească valoarea din punct de vedere financiar”, a spus Wiencke.
Există deja un brevet în așteptare, iar partenerii sunt dornici să vadă rezultatele demonstratorului. „Ceea ce facem pare foarte promițător”, a spus Chiaramonti. „Acum nu ne mai rămâne decât să facem ultimii pași.”
Dacă va avea succes, H2STEEL ar putea oferi mai mult decât un progres tehnic major. Transformând deșeurile în materii prime valoroase, acesta întruchipează principiile economiei circulare, ajutând Europa să rămână competitivă, apropiindu-se totodată de obiectivele sale de zero emisii nete.
Articol scris de Tom Cassauwers
Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate prin programul Orizont al UE. Opiniile persoanelor intervievate nu reflectă neapărat opiniile Comisiei Europene.
Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.
Mai multe informații