Si può davvero decarbonizzare l'acciaio?

L’acciaio è uno dei materiali più importanti per lo sviluppo tecnologico della civiltà moderna. La siderurgia dell’acciaio è fra le industrie più impattanti dal punto di vista della produzione di gas serra L’’uso di combustibili fossili per scaldare gli altiforni non è l’unica fonte di produzione di CO2 di questa industria. La professione dell’archeologo consiste in ben più che scavare alla ricerca di un tesoro, tuttavia quello che nel 1961 il professor Richmond dell'Università di Oxford scoprì in Scozia scavando in una fossa predisposta dai romani nell'89 d.C. era proprio un tesoro. La fossa conteneva circa 800.000 chiodi tra i 5 e i 40 centimetri. Ma perché una legione romana avrebbe seppellito sette tonnellate di chiodi? La legione aveva occupato la sede avanzata di Agricola a Inchtuthil in Scozia, ai confini dell'Impero Romano. Dovevano proteggere il confine dalle tribù selvagge che lo minacciavano: i Celti. La legione, forte di cinquemila uomini occupò la regione per sei anni prima di essere costretta a ritirarsi abbandonando il campo. Come d’uso in questi casi, la legione aveva distrutto tutti i contenitori di cibo e bevande e raso al suolo il forte. E aveva seppellito i chiodi perché non potessero essere ritrovati. Il ferro e l'acciaio erano i materiali che consentivano ai romani di costruire acquedotti, navi e spade. Hanno permesso loro di progettare un impero. Ancora oggi, a 20 secoli di distanza, il ferro e soprattutto l’acciaio rappresentano la struttura portante della civilizzazione. Nessuna economia moderna è possibile senza una ampia disponibilità di questi due materiali strettamente correlati tra di loro. L’acciaio non è altro che ferro, contente piccole quantità di carbonio, cromo e altri metalli in tracce a seconda delle specifiche applicazioni. La nostra epoca sta giustamente ponendo il problema della necessità di introdurre modelli di crescita sostenibile che prevedano un uso efficiente delle materie prime, l’eliminazione degli scarti e l’utilizzo di fonti di energia rinnovabili che abbiano un impatto il più basso possibile sul nostro clima. Le acciaierie condividono forse con le sole raffinerie di petrolio il dubbio primato di immagine di non sostenibilità. Se infatti la parola acciaio evoca l’idea di una superficie lucente, priva di graffi e pulitissima, la parola acciaieria è legata a montagne di carbone, polveri rossastre e inquinamento. Si parla molto di decarbonizzazione dell’industria dell’acciaio, prevalentemente riferendosi alla possibilità di sfruttare fornaci alimentate ad elettricità piuttosto che a carbone. Questo tipo di soluzione, comunque tecnicamente difficile da applicare soprattutto in grandi acciaierie, non porterebbe alla eliminazione delle emissioni di anidride carbonica da parte delle acciaierie. Ferro e acciaio non esistono in natura nella forma in cui noi ne necessitiamo, ossia quella di metalli. Esiste un’ampia varietà di minerali in cui il ferro è chimicamente legato all’ossigeno (è ossidato). La sua conversione in metallo richiede una elevata temperatura, ma anche la presenza di un reagente che sia in grado di rimuovere l’ossigeno tramite una reazione nota come riduzione. Il reagente riducente altro non è che carbonio (in forma di carbone), che dopo aver reagito coi minerali di ferro viene rimosso in forma di anidride carbonica. Esistono processi in cui i minerali di ferro vengono ridotti da una miscela di idrogeno e monossido di carbonio (syn gas) anche in questo caso con produzione di anidride carbonica come coprodotto. Il carbonio viene anche introdotto nella struttura cristallina del ferro ad ottenere acciaio o ghisa a seconda della concentrazione. Non c’è modo di produrre ferro o acciaio in modo industrialmente conveniente senza produrre anidride carbonica. L’unica vera forma di acciaio completamente decarbonizzato è quello riciclato, il che ci porta in territori già affrontati in articoli precedenti. Negli ultimi tre secoli di industrializzazione, l’umanità ha prodotto depositi di materiali non esistenti in natura che finora abbiamo considerato scarti ma che d’ora in poi devono diventare materie prime alternative. Le discariche sono l’unica fonte di approvvigionamento di materie critiche come il ferro e l’acciaio, direttamente in forma metallica e non come ossidi. Molto si può fare per rendere più efficiente l’industria siderurgica, ma è solo tramite un fortissimo impulso al riciclo che si potrà ottenere un impatto sensibile e duraturo sull’impronta ambientale di uno dei settori energeticamente e ambientalmente più impattanti dell’industria pesante.