Centros de acero verde: una vía para descarbonizar la industria siderúrgica
En la transición ecológica, la industria siderúrgica debe encontrar formas de reducir las emisiones. Una forma de avanzar podría ser repensar no solo cómo, sino también dónde se fabrica acero en todo el mundo. Por McKinsey
La fabricación de acero ecológico es crucial para la industria siderúrgica y el planeta, pero descarbonizar la cadena de producción mundial de acero es una tarea enorme. Hoy en día, la industria siderúrgica mundial es responsable del 7 por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI).1Es probable que Europa sea la primera región en descarbonizarse, con impuestos al CO2 y otras leyes que ofrecen incentivos para una rápida reducción de las emisiones. Es probable que otras regiones sigan su ejemplo, impulsadas por presiones regulatorias y de sostenibilidad similares.Firma
Acerca de los autores
Muchas empresas ya han iniciado su proceso de descarbonización, estudiando tecnologías como el uso de alternativas a los metales de alto horno (como la chatarra, el hierro briquetado en caliente y el hierro de reducción directa), así como la integración de energía verde y captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS). Sin embargo, todavía queda mucho por hacer. Según un análisis de McKinsey, será necesario descarbonizar más de 1.650 plantas existentes en todo el mundo para reducir las emisiones y cumplir los objetivos, lo que aumentará simultáneamente la necesidad de energía verde.
Nuestra investigación muestra que, en los próximos años, una estrategia exitosa podría ser establecer nuevos centros de acero ecológico en lugares con acceso favorable a energía de bajo costo y a la materia prima metálica adecuada. Estos centros no son una solución mágica para descarbonizar toda la industria, pero podrían complementar los procesos de descarbonización de los actores siderúrgicos existentes (DRI-EAF integrados).2Las plantas de acero inoxidable, CCUS, etc., pueden convertirse potencialmente en parte de soluciones híbridas en el corto y mediano plazo y ayudar a la industria a satisfacer la demanda de acero verde en industrias críticas como la automotriz, la maquinaria y la construcción.
Reestructurar las cadenas de suministro globales
La descarbonización podría conducir a la mayor reconfiguración de activos que haya visto jamás la industria siderúrgica. En la actualidad, la industria produce acero principalmente en plantas integradas de alto horno y horno básico de oxígeno (BF-BOF, por sus siglas en inglés). Estas plantas combinan la fabricación de hierro y acero en etapas anteriores con la producción de productos terminados en etapas posteriores (por ejemplo, laminado en caliente y acabado de superficies). Estas plantas tradicionales dependen del coque para reducir el mineral de hierro y tienen altas emisiones.
Para descarbonizarse y satisfacer la demanda, las empresas siderúrgicas deben encontrar alternativas a las plantas de BF-BOF altamente emisivas. Esto podría incluir la fabricación de DRI con hidrógeno verde (posiblemente utilizando gas natural como combustible puente), el uso de hornos de prefusión alimentados por energía renovable y hornos de arco eléctrico (EAF) para fabricar acero y luego incorporar soluciones de captura de carbono. Esto también podría implicar la creación de soluciones híbridas, como el uso de chatarra en combinación con HBI que se produce en regiones de energía de bajo costo (centros de acero verde) y se envía al EAF, donde la chatarra y el HBI se funden para permitir la obtención optimizada de ambos.
A medida que las empresas reconfiguran sus activos, también podrían considerar la posibilidad de reorganizar las cadenas de valor del acero en las distintas regiones, posiblemente en forma de centros de acero ecológico. Estos centros podrían adoptar diversas formas, pero una opción sería crear centros de “hierro ecológico” que desvinculen la fabricación de hierro de la producción de acero en bruto. Esto podría permitir que ambos procesos se ubiquen de manera óptima: la producción de DRI podría ubicarse en regiones con un acceso favorable a gas natural o hidrógeno y mineral de hierro de bajo costo, y la producción de acero en bruto podría ubicarse en regiones con un acceso favorable a energía renovable. El hierro que se produce podría enviarse entre regiones en forma de HBI para facilitar el transporte a larga distancia hasta las acerías de EAF.
Para que cualquiera de estas soluciones sea eficaz, será crucial la colaboración entre sectores, y las empresas deberán considerar cuál es el mejor camino a seguir. Es probable que una combinación de soluciones sea la más ventajosa, en concreto, una mezcla de producción integrada de DRI y EAF (que permite la carga en caliente de DRI y la independencia de las importaciones y la dinámica del comercio mundial) e importaciones de HBI desde centros de acero ecológico con EAF. A continuación, analizamos los elementos básicos que deben tener en cuenta los actores que estén considerando la posibilidad de instalar centros de acero ecológico como parte de su proceso de descarbonización.
Se necesita la mayor reconfiguración de activos de la historia de la industria siderúrgica
En todo el mundo existen dos rutas principales de producción de acero, cada una con diferentes huellas de CO2 : BF-BOF integrado, que representa más de 650 plantas a nivel mundial, y EAF (basado en chatarra), que representa más de 1.000 plantas a nivel mundial.1
Aunque el EAF (basado en chatarra) es menos emisivo que el BF-BOF y podría funcionar completamente con energía renovable, es probable que no haya suficiente chatarra para satisfacer la demanda mundial y el EAF tiene una cartera de productos limitada.
Por lo tanto, la industria puede aumentar el uso de hornos de arco eléctrico, pero no puede depender únicamente de la ampliación de su uso para descarbonizar, porque es probable que la chatarra de la calidad requerida sea limitada. La industria deberá encontrar formas de descarbonizar la ruta de BF-BOF, en particular su producción de hierro altamente emisiva.
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El coste de la electricidad es el motor de la competitividad futura
Históricamente, el costo de la producción de acero dependía del costo del mineral de hierro y del carbón de coque. Como el coque y el carbón tienen mercados globales, las empresas eran competitivas en función de sus propias eficiencias operativas.
Se espera que esto cambie a medida que la industria abandone los procesos alimentados con carbón y coque y se vuelva cada vez más dependiente de la electricidad. La producción de acero ecológico no depende del carbón de coque, sino que requiere cantidades significativas de energía eléctrica, en particular durante el proceso de fabricación del hierro. Por ejemplo, una tonelada métrica de acero de bajo contenido de hierro requiere más de 60 kilogramos de hidrógeno, equivalente a 2.700 kilovatios-hora de electricidad por tonelada métrica de acero de bajo contenido de hierro. En general, según el análisis de McKinsey, la electricidad (incluida la electricidad para la producción de hidrógeno) representa entre el 40 y el 50 por ciento de los costos de producción del acero ecológico.
Como resultado, se espera que las variaciones regionales en los precios de la electricidad (además de los precios del mineral de hierro) impulsen tanto los costos como la competitividad de la producción de acero verde.
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Son posibles diferentes configuraciones de nuevas cadenas de valor
Una nueva cadena de valor optimizada para el acero verde podría surgir de distintas maneras. Las empresas podrían seguir utilizando activos integrados (utilizando DRI-EAF, en lugar de BF-BOF), pero también podrían optar por dividir el proceso en diferentes puntos, lo que les permitiría obtener ventajas en los costos de energía y acelerar la creación de capacidades de acero verde. Es probable que muchas empresas combinen las diferentes soluciones.
De cara al futuro, las empresas siderúrgicas establecidas deben sopesar cuidadosamente las consecuencias de renunciar parcialmente a la integración vertical. Si bien renunciar a la integración vertical les permite cambiar los gastos de capital a favor de los gastos operativos y reducir los costos de la descarbonización, también significa renunciar a parte de la creación de valor.
Para equilibrar las ventajas en materia de costos de la energía y las oportunidades de creación de valor, una opción prometedora es crear centros de fabricación dedicados exclusivamente a la producción de hierro fundido de alto rendimiento energético. El hierro producido podría entonces ser briquetado en HBI para su transporte como materia prima para plantas de acero de horno eléctrico de arco.
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Los centros HBI podrían ofrecer una ventaja estratégica y acelerar la producción de acero ecológico
Los centros de acero verde que producen HBI podrían ayudar a acelerar la descarbonización de la industria del acero debido a algunos beneficios:
- Los centros HBI pueden aislar el proceso de fabricación de hierro, lo que permite descarbonizarlo más fácilmente y al mismo tiempo permite a las empresas mantener la supervisión directa de los procesos de producción de acero verde posteriores.
- Se pueden construir centros en lugares donde la ampliación de la energía renovable o verde de bajo costo pueda producirse a un ritmo más rápido.
- La naturaleza protegida de los nuevos activos greenfield podría alentar a los inversores a proporcionar financiación.
El establecimiento de centros de acero verde en regiones con estas condiciones (como Medio Oriente, Oceanía y Sudamérica, entre otras) podría ser favorable siempre y cuando los costos logísticos para los compradores sean competitivos al mismo tiempo.
Para igualar el aumento de la producción de HBI a través de centros de acero verde, sería necesario aumentar las capacidades de fusión de HBI en los sitios de acero existentes mediante la construcción de nuevos hornos de arco eléctricos o unidades de prefusión.
Los centros de acero verde también tendrían que alinearse con los planes de descarbonización de los compradores. En muchos mercados, el uso de gas natural como agente reductor puede ser aceptable en la década de 2030 como paso de transición porque ofrece un potencial significativo de reducción de emisiones en relación con la ruta BF-BOF. Sin embargo, a medida que la descarbonización profunda se acelera hacia 2050 para cumplir con los objetivos climáticos, debe establecerse una estrategia clara para cambiar al hidrógeno verde. La implementación de un enfoque secuencial (utilizando gas natural en el corto y mediano plazo y cambiando al hidrógeno más adelante) podría permitir que la industria del acero se descarbonice más rápido y de manera más económica en ciertas regiones.
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Los centros de acero verde necesitarán un ecosistema que los respalde
La creación de centros siderúrgicos ecológicos es una tarea compleja que exigiría la creación de nuevos ecosistemas con múltiples partes interesadas y socios. Además, las estructuras de propiedad de dichos centros podrían ser fundamentalmente diferentes a las de las plantas siderúrgicas tradicionales, ya que otras partes interesadas (como las empresas de energía y de infraestructura, entre otras) también podrían ser accionistas potenciales.
Si deciden crear centros de acero ecológico, los creadores de la industria deberán desarrollar un análisis de negocio integrado para todas las partes interesadas:
- Empresas mineras. Será crucial que los fabricantes de HBI consigan alianzas para obtener materias primas y el mineral de hierro de alta calidad necesario para la reducción directa. Esas alianzas podrían beneficiar económicamente tanto a los fabricantes de HBI como a las empresas mineras.
- Empresas energéticas. Los centros siderúrgicos ecológicos necesitan tener acceso garantizado a la electricidad renovable, al gas natural y al hidrógeno (verde), teniendo en cuenta los posibles planes nacionales de transición energética.
- Inversores. La construcción de nuevas plantas de producción de DRI y HBI requiere importantes gastos de capital y financiación inteligente para minimizar el coste del capital. Estos proyectos en nuevas instalaciones podrían resultar atractivos para los inversores como activos protegidos y de bajas emisiones con una demanda estable de las empresas siderúrgicas, con una posible mitigación de los riesgos de volatilidad de las materias primas.
- Fabricantes de equipos originales. Es necesario adquirir equipos para establecer nuevas plantas de DRI. A su vez, para aumentar la producción de los equipos necesarios, los fabricantes de equipos originales deben atraer talento y abordar factores legislativos como subsidios, permisos y financiamiento de exportaciones.
- Gobiernos. Los centros de acero ecológico podrían generar crecimiento del PIB y oportunidades de empleo para los gobiernos locales y nacionales, pero los creadores de la industria primero deberán colaborar para obtener los permisos necesarios y sentar las bases para el desarrollo. Los centros de HBI en ubicaciones nuevas también necesitarán acceso a infraestructura básica (como carreteras, puertos, conexiones a la red eléctrica y conexiones a la red de gas natural), lo que puede requerir la cooperación con los gobiernos locales. Al mismo tiempo, los centros de acero ecológico podrían ser una oportunidad para que los gobiernos y los creadores de la industria escalen la infraestructura de hidrógeno de manera efectiva debido a la alta demanda concentrada.
- Empresas de logística. Los centros de transporte marítimo internacional deberán establecer sólidas capacidades logísticas de entrada y salida para garantizar flujos constantes de materiales. Por ejemplo, el transporte marítimo internacional podría requerir buques de gran tamaño, lo que a su vez requeriría una infraestructura portuaria adecuada (como capacidades en alta mar).
Para que el ecosistema funcione, es fundamental contar con una estrategia sólida de ventas y de comercialización. El operador del centro de HBI debe asegurar contratos de compraventa a largo plazo con empresas siderúrgicas en mercados clave, garantizar que las entregas cumplan con estrictos requisitos de calidad y negociar márgenes que logren un equilibrio entre el éxito económico de los centros de HBI y la competitividad de los compradores.
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Los centros de acero verde no son una solución única para descarbonizar la industria siderúrgica, pero podrían servir como un método para acelerar la descarbonización, en particular en los países productores de acero que tienen altos costos de energía. Con el tiempo, los centros de acero verde también podrían cambiar para abarcar diferentes partes de la cadena de valor, produciendo productos semiacabados o productos terminados (como planchones o bobinas laminadas en caliente, respectivamente) para los mercados globales.
Las empresas que establezcan centros de acero ecológico deben asegurarse de que se cumplan los elementos básicos para el éxito: acceso a suministros de energía renovable y materias primas de bajo costo, un costo mínimo de capital mediante conceptos de financiamiento inteligente y, posiblemente, mediante apoyo público, y una estrategia exitosa de ventas y comercialización que garantice asociaciones a largo plazo con márgenes aceptables para todas las partes. Si se hace bien, los centros de acero ecológico podrían ser una herramienta transformadora para la transición de una industria altamente emisiva a una ecológica.
Acerca del autor(es)
Christian Hoffmann es socio de la oficina de McKinsey en Dusseldorf; Karel Eloot es líder global en la práctica de Metales y Minería y socio senior de la oficina de Shenzhen; Wieland Gurlit es socio senior de la oficina de São Paulo; Christian Horend es consultor en la oficina de Múnich, donde Marlene Heimer es socia asociada; y Sven Klijer es consultor en la oficina de Viena.