El proyecto europeo CAESAR ha validado nuevas estrategias para mejorar la calidad de chatarras férreas postconsumo, incorporarlas a la fabricación de acero para producto plano y obtener cobre reciclado de alta pureza de su limpieza, reduciendo al mismo tiempo el impacto ambiental global del proceso.
Europa genera cada año millones de toneladas de chatarra de acero, gran parte procedente de vehículos fuera de uso, electrodomésticos, residuos electrónicos o estructuras al final de su vida útil. Aunque estos materiales contienen un elevado potencial de reciclaje, la presencia de elementos residuales como el cobre (a su vez, un metal valioso) limita su utilización para fabricar aceros de altas prestaciones. Como consecuencia, una parte importante de esta chatarra se exporta fuera de la Unión Europea, mientras la industria europea continúa dependiendo de materias primas vírgenes y de chatarra de calidad media-alta.
Tras cuatro años de investigación, el proyecto europeo CAESAR (CirculArity Enhancements by Low quality Scrap Analysis and Refinement) ha demostrado que es posible reutilizar las chatarras con altos contenidos de residuales y estériles en aplicaciones de mayor valor añadido. El consorcio, integrado por empresas recicladoras, centros tecnológicos, universidades y productores de acero de varios países europeos, ha desarrollado distintas líneas de investigación para mejorar la caracterización, clasificación y acondicionamiento de las chatarras de baja calidad, validar su uso industrial, recuperar materiales de alto valor añadido de los rechazos de limpieza y evaluar los beneficios ambientales de estas nuevas estrategias.
Validación industrial para fabricar productos planos con chatarra de alto residual acondicionada
Una de las principales líneas de trabajo del proyecto ha sido desarrollada conjuntamente por ArcelorMittal Sestao, Reydesa Recycling y el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN, que han demostrado la viabilidad industrial de incorporar chatarra post-consumo acondicionada a la fabricación de bobinas de acero en horno de arco eléctrico.
Como explica la investigadora de AZTERLAN especializada en Sostenibilidad y Medio Ambiente, Clara Delgado, «ampliar la cantidad de chatarra que puede reincorporarse al proceso sin comprometer la calidad del acero es uno de los grandes retos de la siderurgia europea. En CAESAR hemos demostrado que una parte importante de los materiales de alto residual, que hoy se destinan mayoritariamente a la fabricación de producto largo en horno de arco eléctrico, pueden convertirse en una alternativa competitiva a chatarras de alta calidad, más escasas en el mercado, para fabricar bobina de acero de bajo carbono, tanto en la ruta integral, como en la de arco eléctrico. Todo ello mediante la adecuada combinación de tecnologías de clasificación y limpieza.»
Tras validar las soluciones a pequeña escala en la Planta Piloto de Fundición de AZTERLAN, el equipo realizó varias coladas industriales en la planta de ArcelorMittal Sestao, utilizando una mezcla que incorporaba distintas cantidades (de 10% a 20%) de chatarra de demolición E1 acondicionada mediante procesos desarrollados por Reydesa Recycling. Los resultados confirmaron que esta chatarra puede utilizarse para fabricar acero para producto plano sin afectar ni a la calidad metalúrgica ni al proceso productivo de la acería.
«No solo hemos comprobado que la calidad del acero se mantiene, sino que este tipo de chatarra puede incorporarse a procesos industriales reales sin introducir complejidades adicionales en la producción. Ese aspecto, junto con la viabilidad económica del proceso, resulta determinante para que estas soluciones puedan implantarse de forma generalizada en la industria siderúrgica», destaca Clara Delgado.
Resumen de los principales logros obtenidos en el seno de CAESAR
Menor impacto ambiental y recuperación de cobre de alta pureza
CAESAR también ha evaluado el impacto ambiental de esta nueva estrategia mediante un Análisis de Ciclo de Vida (LCA), considerando tanto el acondicionamiento de la chatarra como su utilización durante la fabricación del acero.
Los resultados muestran que incorporar un 13% de chatarra acondicionada permite reducir un 12,6% la huella ambiental global del proceso de fabricación del acero en horno de arco eléctrico y disminuir un 8,1% las emisiones de gases de efecto invernadero respecto al mix de chatarra convencional. Aunque las operaciones de acondicionamiento requieren un consumo energético adicional, este resulta muy inferior al asociado a la producción de materias primas basadas en mineral de hierro y queda ampliamente compensado durante la fabricación del acero. Mantener estas chatarras dentro de la cadena de valor europea evita además su exportación y las emisiones asociadas a su transporte internacional.
Otra de las aportaciones relevantes del proyecto ha sido demostrar que metales y aleaciones no férreas presentes en la chatarra pueden dejar de considerarse impurezas para las acerías, para convertirse en un recurso estratégico. En el desarrollo del proyecto se obtuvieron concentrados de cobre con una pureza superior al 99%, recuperados a partir de las fracciones no magnéticas separadas durante el acondicionamiento de la chatarra de acero. Estos concentrados fueron validados industrialmente en ArcelorMittal Belgium como sustitutos del cobre primario empleado como aleante en la cuchara, sin apreciarse diferencias en su comportamiento metalúrgico ni en el rendimiento.
«Recuperar materiales valiosos como el cobre supone un cambio de paradigma. Ya no hablamos únicamente de eliminar impurezas para mejorar la calidad de la chatarra, sino de transformar esos rechazos en nuevos recursos estratégicos que vuelven a incorporarse a la industria del acero con un elevado valor añadido», señala Clara Delgado.
Sustituir cobre primario por cobre recuperado permite reducir hasta en un 99% las emisiones de CO2 asociadas a este material, contribuyendo además a disminuir la dependencia europea de materias primas críticas.
Mucho más que una demostración industrial
Paralelamente, los distintos equipos de investigación del consorcio han testado a nivel piloto e industrial nuevas metodologías para comprender mejor la composición y variabilidad de las chatarras europeas y avanzar en la mejora de su clasificación, mediante sensores ópticos, de rayos X, tecnología LIBS y sistemas inteligentes de análisis de datos. Asimismo, los trabajos han supuesto un avance en técnicas de medida y determinación en línea de volumen y densidad de cargas de chatarra en vehículos y cestas, basándose en el procesamiento de datos de cámaras y escáneres.
La reintegración del cobre de los rechazos de limpieza en la fabricación de acero por la ruta integral ha sido la demostración más exitosa de valorización de residuales del acero en el proyecto, escalándose desde laboratorio hasta prueba industrial. Pero en el seno de CAESAR también se han investigado a escala piloto nuevas rutas de valorización para otras fracciones recuperadas durante el acondicionamiento, como aluminio, plásticos o materiales minerales, avanzando hacia un aprovechamiento prácticamente integral de los materiales.
En conjunto, los resultados de CAESAR demuestran que las chatarras de baja calidad pueden convertirse en una fuente estratégica de materias primas secundarias para Europa, aumentando la disponibilidad de materiales reciclados para fabricar aceros de altas prestaciones, reduciendo la dependencia de recursos vírgenes y contribuyendo a una siderurgia más competitiva, circular y sostenible.
Como concluye Clara Delgado, «la economía circular no consiste únicamente en reciclar más, sino en conservar el mayor valor posible de cada material durante el máximo tiempo posible. Ese es precisamente el cambio de enfoque que hemos querido demostrar con CAESAR.»
Representantes del consorcio de CAESAR en la última reunión del proyecto celebrada en instalaciones de ArcelorMittal Belgium.
Sobre CAESAR
El proyecto CAESAR (CirculArity Enhancements by Low quality Scrap Analysis and Refinement), financiado por la Unión Europea (Grant Agreement 101058520), ha reunido a centros de investigación, empresas recicladoras y productores de acero de varios países europeos con el objetivo de impulsar nuevas soluciones para una siderurgia más sostenible, competitiva y circular.
El consorcio ha estado formado por Centre de Recherches Métallurgiques, ArcelorMittal Basque Country Research Centre, ArcelorMittal Maizières Research, Rolanfer Recyclage, OTUA Group (Reydesa Recycling e INATEC), ArcelorMittal Belgium, ArcelorMittal Belval & Differdange, AZTERLAN Metallurgy Research Centre, Katholieke Universiteit Leuven, ArcelorMittal Sestao, ArcelorMittal France y TOMRA Sorting.
