Contribución del Acero a la Economía Circular

Contribución del acero a la economía circular

Hay dos tipos de economías que existen en todo el mundo. Estos son (i) economía lineal, (ii) economía circular. Una economía circular es una alternativa a una economía lineal tradicional en la que los recursos se mantienen en uso el mayor tiempo posible, extrayéndoles el máximo valor mientras están en uso, para luego recuperar y regenerar productos y materiales al final de cada vida útil. . Desde la última revolución industrial, el crecimiento económico ha estado fuertemente acoplado al consumo de recursos primarios; Los modelos de economía circular intentan desvincular el crecimiento económico y el uso de recursos, ya que se reconoce que los patrones de consumo global actuales no son sostenibles. Actualmente se está produciendo un cambio del sistema de economía lineal al sistema de economía circular. Como el acero está en todas partes en nuestras vidas y es el corazón de nuestro futuro sostenible, la industria del acero es una parte integral de la economía circular global.

A lo largo de su evolución y diversificación, la economía industrial nunca ha ido más allá de una característica fundamental establecida en los primeros días de la industrialización. La economía industrial se basa en un modelo lineal de consumo de recursos que sigue un patrón de "tomar-hacer-desechar". El modelo lineal de "tomar-hacer-desechar" se basa en grandes cantidades de recursos y energía de fácil acceso y, como tal, es cada vez más inadecuado para la realidad en la que opera. Las organizaciones extraen materiales, los utilizan en la producción de productos, venden los productos a clientes que luego los desechan cuando la vida útil de los productos termina y ya no sirven para los propósitos previstos. Esta es la norma en el caso del concepto de economía lineal (Fig. 1), sin preocupaciones por las externalidades que puedan tener lugar. Además, este comportamiento se basa en la suposición de que los recursos son infinitos y que se necesita el aporte externo para respaldar el crecimiento económico.

Fig. 1 Concepto de economía lineal

En el concepto de economía lineal, la atención se ha centrado en las mejoras de eficiencia a lo largo de esta línea recta. Una mayor eficiencia da como resultado menos materiales y recursos necesarios, lo que a su vez conduce a menos externalidades por unidad producida. Sin embargo, trabajar solo hacia la eficiencia, es decir, una reducción de los recursos y la energía fósil consumida por unidad de producción manufacturera, no altera la naturaleza finita del stock de recursos, sino que solo puede retrasar lo inevitable. Parece necesario un cambio de todo el sistema operativo.

Sin embargo, la mentalidad está cambiando lentamente ahora. La dependencia del concepto de economía lineal se está debilitando a raíz de poderosas tendencias disruptivas que darán forma a la economía en los años venideros. Estas tendencias son (i) la escasez de recursos y los estándares ambientales más estrictos llegaron para quedarse, (ii) la posesión de la tecnología de la información que permite el cambio y (iii) ser testigo de un cambio generalizado en el comportamiento del consumidor.

El concepto de economía circular es una reacción al enfoque lineal. Proviene de la comprensión de que los recursos de nuestro planeta no son infinitos, y que el crecimiento y el valor se pueden crear sin la entrada de materiales vírgenes externos. En lugar de desechar materiales, energía y productos al final de su vida útil, el concepto de economía circular pretende doblar esta línea recta, reconectando el final con el principio, con el objetivo de formar un circuito cerrado. Este concepto no es nada nuevo, pero es algo que se ha olvidado a medida que las personas se vuelven más ricas y las organizaciones obtienen ganancias de las personas que tienen que comprar productos nuevos y actualizados. La economía circular tiene como objetivo reconstruir el capital, ya sea financiero, manufacturero, humano, social o natural. Este enfoque mejora el flujo de bienes y servicios.

El concepto de economía circular tiene orígenes muy arraigados y no se puede rastrear hasta una sola fecha o autor. Sin embargo, sus aplicaciones prácticas a los sistemas económicos y procesos industriales modernos han cobrado impulso desde finales de la década de 1970 como resultado de los esfuerzos de un pequeño número de académicos, líderes intelectuales y empresas. El concepto general ha sido refinado y desarrollado por varias escuelas de pensamiento como (i) diseño regenerativo, (ii) economía de rendimiento, (iii) marco de la cuna a la cuna, (iv) ecología industrial y (v) biomimética que se basa en tres principios clave de la naturaleza como modelo, la naturaleza como medida y la naturaleza como mentor.

Una economía circular es un sistema industrial que es restaurativo o regenerativo por intención y diseño. Se basa en la premisa, donde los productos o piezas son reparados o remanufacturados, reutilizados, devueltos y reciclados. Reemplaza el concepto de 'fin de vida útil' con restauración, cambia hacia el uso de energía renovable, elimina el uso de productos químicos tóxicos, que dificultan la reutilización, y apunta a la eliminación de desechos a través del diseño superior de materiales, productos, sistemas. , y, dentro de este, los modelos de negocio. La figura 2 muestra el concepto de economía circular.

Fig. 2 Concepto de economía circular y jerarquía de gestión de residuos

La esencia de la economía circular es desvincular la creación de valor del consumo de recursos naturales finitos y reemplazar el concepto de fin de vida en el que los productos naturalmente terminan como desechos. Con un cambio en el diseño de productos, materiales y sistemas, junto con un cambio en el concepto de propiedad a través de nuevos modelos comerciales, los desechos pueden limitarse y finalmente eliminarse. Quizás el principio subyacente más importante para lograr esto es el reciclaje de materiales, mediante el cual los materiales se reutilizan para fabricar nuevos productos en lugar de eliminarlos mediante incineración o vertederos. Pero la economía circular contiene más que reciclar. Lograr un sistema circular requiere cambios fundamentales para apoyar completamente el reciclaje de materiales, pero también para maximizar el valor del capital natural. Esto implica un conjunto de nuevos enfoques, a saber (i) recirculación de materiales, (ii) eficiencia de los materiales del producto y (iii) nuevos modelos comerciales que contribuyen a una demanda reducida de materiales vírgenes, lo que lleva a una menor extracción de materias primas y producción con menores emisiones de dióxido de carbono (CO2).

La economía circular garantiza que se mantenga el valor dentro de un producto cuando llega al final de su vida útil y, al mismo tiempo, reduce o elimina el desperdicio. Esta idea es fundamental para el concepto de sostenibilidad de triple resultado, que se centra en la interacción entre los factores ambientales, sociales y económicos. Sin un enfoque de ciclo de vida, es imposible tener una economía circular genuina.

El concepto de economía circular se basa en unos pocos principios simples. En primer lugar, en esencia, una economía circular tiene como objetivo "diseñar" los residuos. Los residuos no existen en este concepto. Los productos están diseñados y optimizados para un ciclo de desmontaje y reutilización. Estos ciclos ajustados de componentes y productos definen la economía circular y la distinguen de la eliminación e incluso del reciclaje, donde se pierden grandes cantidades de energía y mano de obra integradas. En segundo lugar, la circularidad introduce una diferenciación estricta entre los componentes consumibles y duraderos de un producto. A diferencia de hoy, los consumibles en la economía circular están hechos en gran parte de ingredientes biológicos 'nutrientes' que son al menos no tóxicos y posiblemente incluso beneficiosos, y pueden devolverse de forma segura a la biosfera, ya sea directamente o en una cascada de usos consecutivos. Los bienes duraderos, como motores o computadoras, por otro lado, están hechos de nutrientes técnicos inadecuados para la biosfera, como los metales y la mayoría de los plásticos. Estos están diseñados desde el principio para su reutilización. En tercer lugar, la energía necesaria para alimentar este ciclo debe ser renovable por naturaleza, de nuevo para disminuir la dependencia de los recursos y aumentar la resiliencia del sistema (por ejemplo, a las crisis del petróleo).

Dentro de la economía circular, las credenciales de fin de vida útil de los productos de construcción son importantes. Además, es importante entender la diferencia entre reutilizar y reciclar. Esto es particularmente importante en el caso del término reciclaje, que tiene una definición imprecisa en el lenguaje general pero una definición más específica dentro de la gestión de residuos y la economía circular. El reciclaje es el proceso de convertir materiales de desecho en nuevos materiales y productos, que pueden ser iguales o diferentes al material o producto original. Normalmente, el proceso de reciclaje necesita energía. El reciclaje puede ser un ciclo verdadero o de ciclo cerrado o ciclo descendente. Por otro lado, la reutilización es el uso posterior de un objeto (en su forma original) después de su primera vida. Se puede reutilizar, pero el objeto solo tiene alteraciones menores, conservando una forma similar (o la misma). También es importante diferenciar entre dos tipos diferentes de reciclaje ya que el beneficio ambiental o de economía circular (normalmente evaluado mediante la evaluación del ciclo de vida) puede variar significativamente. En el "reciclado de circuito cerrado o verdadero", los productos se reciclan en productos con exactamente las mismas propiedades materiales. Un ejemplo de verdadero reciclaje es reciclar acero mediante la refundición. En el caso del 'downcycle', el proceso de 'downcycle' consiste en convertir materiales en nuevos materiales de menor calidad y funcionalidad reducida. Ejemplos de 'ciclo descendente' son la trituración y trituración de materiales refractarios para producir mortero refractario.

El diagrama de Ellen MacArthur (Fig. 3) clasifica conceptualmente las opciones de gestión de residuos de acuerdo con lo que es mejor para el medio ambiente. Este ha sido un concepto central en los marcos de políticas de residuos de la Unión Europea durante muchos años. La jerarquía de gestión de residuos bajo este concepto se muestra en la Fig. 2.

Fig. 3 Diagrama de Ellen MacArthur para la economía circular

Acero y economía circular

El acero tiene excelentes credenciales de economía circular como material fuerte, duradero, versátil y reciclable y, como sistema de estructura estructural, que es ligero, flexible, adaptable y reutilizable. Uno de los beneficios clave del acero es que puede diseñarse para cumplir con los requisitos específicos de resistencia, durabilidad y reciclaje al final de su vida útil de casi cualquier aplicación. La combinación de resistencia, reciclabilidad, disponibilidad, versatilidad y asequibilidad hace que el acero sea único.

Las investigaciones actuales están dando como resultado la producción de nuevos aceros que son incluso más resistentes y ligeros que los disponibles en la actualidad. Las turbinas de torres eólicas, vitales para producir energía eólica limpia, ya son un 50 % más livianas que hace una década. Para una torre de 70 metros, esto se traduce en una reducción de 200 toneladas de emisiones de CO2. Con su mayor relación resistencia-peso, los aceros más nuevos se pueden utilizar para fabricar secciones de torres de hasta 30 metros. Esto reduce las emisiones durante el transporte y el montaje.

También se están desarrollando aceros de grado superior para la construcción. Permiten la construcción de edificios más grandes y más altos de una manera más eficiente y producen la menor cantidad posible de residuos. Se espera que el uso de aceros de grado superior reduzca la cantidad de acero utilizado en la construcción. Los costos de transporte también se reducen gracias a los componentes de acero más delgados y, por lo tanto, más livianos. También acortan el tiempo necesario para el procesamiento en las plantas y la construcción in situ, en gran parte debido a la reducción del número de soldaduras necesarias. Con estos aceros, es posible reducir el número de columnas en las estructuras de los edificios y hacerlas más delgadas. Esto da como resultado áreas más grandes y brinda oportunidades para un mejor diseño y uso del espacio. Los aceros de grado superior permiten desarrollar estructuras que incorporan mecanismos de disipación para absorber la mayor parte de la energía sísmica generada por un terremoto.

Una economía circular promueve una vida útil más larga de los productos. Cuanto más dura un producto, menos materias primas se necesitan para obtener. La durabilidad del producto contribuye a reducir el agotamiento de las materias primas. Mantener los productos en su máxima utilidad y valor durante el mayor tiempo posible es un componente clave de la economía circular. En pocas palabras, cuanto más dura un producto, menos materias primas se necesitan para obtener y procesar y se generan menos desechos. Los productos de acero son inherentemente duraderos, lo que significa que no solo duran mucho tiempo, sino que también se pueden reutilizar varios aceros después de su primera vida.

El acero también facilita su propia longevidad. Los edificios con estructura de acero se pueden adaptar fácilmente si es necesario cambiar la configuración de la estructura. El edificio se puede desarmar y reconstruir con una interrupción mínima para las comunidades locales y el medio ambiente. Las estructuras exteriores de acero resistentes y duraderas pueden adaptarse a múltiples reconfiguraciones internas para adaptarse a las necesidades cambiantes. Los almacenes o edificios industriales hechos con acero se pueden convertir fácilmente en espacios de vida o de trabajo modernos. Esto extiende la vida útil del edificio (y la vida útil del acero que contiene) para ahorrar recursos y reducir costos.

El acero es un material versátil tanto en términos de su metalurgia/química y como producto. Es un material infinitamente reciclable. Los elementos estructurales del producto son duraderos, robustos y dimensionalmente estables y se pueden atornillar para formar conjuntos que son inherentemente desmontables y reutilizables. Las estructuras de acero se pueden ampliar y reconfigurar fácilmente in situ. El acero no es un material único. Hay varios grados diferentes de acero que van desde aceros convencionales suaves hasta aceros de alta resistencia, aceros avanzados de alta resistencia y aceros especiales como los aceros inoxidables. Cada grado de acero tiene propiedades diseñadas para su aplicación específica. De hecho, existen más de 3500 composiciones o grados de acero diferentes con diferentes propiedades físicas, químicas y ambientales. Si a esto se le suman los diferentes tamaños y formas del producto, entonces la cifra de 3500 se incrementa varias veces. Cada variedad de acero se adapta a aplicaciones específicas en sectores tan diversos como el embalaje, la ingeniería, los productos de línea blanca y amarilla, los vehículos y la construcción. Alrededor del 75 % de los aceros modernos disponibles en la actualidad se han desarrollado en las últimas dos o tres décadas. Si la Torre Eiffel se va a reconstruir hoy, el acero requerido es solo un tercio del acero que se usó originalmente (en 1889) debido a las mejoras de resistencia y calidad logradas por la industria del acero durante el último siglo.

La versatilidad del acero promueve el reciclaje, ya que la chatarra de acero se puede mezclar, a través del proceso de reciclaje, para producir diferentes tipos de acero (diferentes grados y productos) que satisfacen las demandas cambiantes a lo largo del tiempo. Por ejemplo, el acero de la maquinaria industrial redundante se puede reciclar en productos más contemporáneos, como automóviles o electrodomésticos que, a su vez, se pueden reciclar en aplicaciones nuevas, tal vez aún no descubiertas, en el futuro.

Alargar la vida de los productos es otro aspecto clave de la economía circular. En teoría, todo el acero nuevo se puede fabricar a partir de acero reciclado. Sin embargo, esto no es factible en la práctica debido a la larga vida útil de los productos de acero, dada la resistencia y durabilidad del acero. Alrededor del 75 % de los productos de acero jamás fabricados todavía están en uso hoy en día. Los edificios y otras estructuras hechas de acero pueden durar de 40 a 100 años y más si se realiza el mantenimiento adecuado.

Se puede prolongar la vida útil de los productos fabricando productos que sean flexibles y adaptables al cambio para que puedan durar más y se pueda extraer un mayor valor de los materiales y recursos utilizados para producirlos. El ritmo de cambio en todos los ámbitos de la vida nunca ha sido mayor. Los patrones de trabajo cambiantes, los nuevos servicios de construcción y las tecnologías de la información, la demografía cambiante y la nueva legislación imponen demandas nuevas y diferentes a los productos de acero. Los productos sostenibles deben ser flexibles al cambio de uso y adaptables a las necesidades y requisitos futuros, ya sean regulatorios o impulsados ​​por el mercado.

Los componentes de acero estructural grandes y pesados ​​necesitan planificación para la gestión del final de su vida útil. Sin embargo, dado que la chatarra de acero tiene valor, el incentivo para recuperar y reciclar estos componentes es alto y más rentable que pagar para que se depositen en vertederos.

En una economía circular bien estructurada, el acero tiene importantes ventajas competitivas sobre los materiales de la competencia. Cuatro palabras clave que definen estas ventajas son (i) reducir, (ii) reutilizar, (iii) remanufacturar y (iv) reciclar, como se muestra en la figura 2.

Reducir significa reducir el peso de los productos y, por lo tanto, la cantidad de material utilizado. Es una clave importante para la economía circular. A través de inversiones en investigación, tecnología y buena planificación, los productores de acero han reducido drásticamente la cantidad de materias primas y energía necesarias para fabricar acero en los últimos 50 a 60 años. Además, los productores de acero están promoviendo y desarrollando activamente el uso de grados de acero avanzados y de alta resistencia para varias aplicaciones. Estos grados contribuyen al peso ligero de aplicaciones que van desde turbinas eólicas hasta automóviles y paneles de construcción. Por ello, se requiere menos acero para proporcionar la misma resistencia y funcionalidad.

Las características de reutilización del acero se deben a su durabilidad. El acero se puede reutilizar o readaptar de muchas maneras, con o sin refabricación. Esto ya ocurre con componentes de automoción, edificios, raíles y muchas otras aplicaciones. La reutilización del acero no se limita a su aplicación original. Se remonta a la antigüedad, cuando las espadas se convertían en rejas de arado. La reutilización normalmente se realiza en las áreas donde es técnicamente posible sin reducir la seguridad, las propiedades mecánicas y/o las garantías. La tasa de reutilización aumentará a medida que el diseño ecológico, el diseño para la reutilización y el reciclaje y la eficiencia de los recursos se vuelvan más populares.

La reutilización es ventajosa ya que se necesita poca o ninguna energía para el reprocesamiento. La durabilidad del acero asegura varios productos que pueden reutilizarse parcial o totalmente al final de su vida. Esto puede prolongar considerablemente el ciclo de vida del producto de acero. Sin embargo, el diseño inicial basado en el pensamiento del ciclo de vida es fundamental para que la reutilización tenga éxito.

La industria de la construcción ha sido una de las primeras en adoptar la reutilización de componentes de acero, como vigas estructurales, techos y elementos de pared. Cada vez más, estos elementos están siendo diseñados para su reutilización. Aunque actualmente el acero de refuerzo se recicla en lugar de reutilizarse, existen oportunidades para crear elementos modulares de hormigón armado, como losas de piso estándar.

La reutilización mediante la reutilización implica un sistema de recolección y reprocesamiento especialmente diseñado para que el producto se ajuste a una nueva aplicación. La cantidad de energía y recursos necesarios para la reutilización de aplicaciones puede ser considerablemente menor que la producción de una nueva aplicación a partir de materias primas. Por ejemplo, las placas de acero utilizadas para construir barcos se pueden volver a enrollar y utilizar en la construcción de nuevos barcos. El único insumo es la energía necesaria para recalentar, volver a laminar y transportar el acero.

Se puede realizar la remanufactura de varios productos de acero. Ya se está remanufacturando una amplia gama de productos de acero. Incluyen máquinas herramienta, motores eléctricos, transmisiones automáticas, muebles de oficina, electrodomésticos, motores de automóviles y turbinas eólicas. La refabricación para su reutilización se realiza para aprovechar la durabilidad de los componentes de acero. La refabricación restaura los productos usados ​​duraderos a una condición como nueva. Se diferencia de la reparación, que es un proceso limitado a la puesta en funcionamiento del producto, en contraposición al desmontaje y restauración completos con la posible inclusión de piezas nuevas.

La remanufactura restaura productos usados ​​duraderos a una condición como nueva. Implica el desmontaje de un producto, durante el cual cada componente se limpia a fondo, se examina en busca de daños y se reacondiciona según las especificaciones de fabricación del equipo original (OEM) o se reemplaza con una pieza nueva. A continuación, el producto se vuelve a montar y se prueba para garantizar un funcionamiento adecuado. Este proceso difiere de la reparación, que se limita a hacer que el producto funcione en lugar de una restauración completa. Además, al diseñar productos de acero para su reutilización o refabricación, se pueden conservar aún más recursos.

El reciclaje de acero se ha llevado a cabo en la industria siderúrgica desde que se fabricó el acero por primera vez. Garantiza que el valor de las materias primas invertidas en la fabricación de acero dure mucho más allá del final de la vida útil de un producto de acero, y que el acero siga siendo un recurso permanente para la sociedad. Todos los productos de acero son inherentemente reciclables y los elementos de acero estructural también son inherentemente reutilizables. Además, el acero es 100 % reciclable y puede reciclarse una y otra vez para crear nuevos productos de acero en un ciclo cerrado de materiales. El acero reciclado mantiene las propiedades inherentes del acero original. El alto valor de la chatarra de acero asegura la viabilidad económica del reciclaje. Por ello, el acero es hoy en día el material más reciclado.

Dos materias primas principales para fabricar acero son el mineral de hierro, uno de los elementos más abundantes de la Tierra, y el acero reciclado (chatarra). Una vez que se produce el acero (a partir del mineral de hierro), se convierte en un recurso permanente para la sociedad, siempre que se recupere al final de cada ciclo de vida del producto, porque es 100 % reciclable sin pérdida de calidad.

La propiedad magnética del acero asegura su fácil y económica recuperación para su reciclaje. Mediante la separación magnética, la chatarra de acero de los productos posconsumo se puede recuperar fácilmente de casi cualquier flujo de residuos. Una revisión mundial del acero mostró que las tasas de recuperación para diferentes sectores van desde el 50 % para pequeños electrodomésticos y electrodomésticos, hasta más del 90 % para maquinaria. Se están alcanzando niveles de hasta el 98 % para el acero estructural en edificios comerciales e industriales.

El acero es el material más reciclado del mundo. Anualmente se reciclan alrededor de 650 millones de toneladas de chatarra preconsumo y posconsumo, lo que genera ahorros significativos en el uso de energía y materias primas. Toda la chatarra de la producción de acero y el procesamiento posterior (a menudo denominada chatarra previa al consumo) se recolecta y recicla directamente en los procesos de producción de acero. El contenido reciclado de cualquier producto de acero puede oscilar entre el 5 % y el 100 %. Se han reciclado más de 23 000 millones de toneladas de chatarra desde que comenzó la producción de acero.

Es necesario aclarar el uso del término "reciclado". Todos los tipos de acero se pueden reciclar en acero nuevo de varios grados, manteniendo sus propiedades materiales inherentes. Por lo tanto, la chatarra de acero de productos de acero de menor valor también se puede convertir en aceros de alto valor mediante el procesamiento y la metalurgia apropiados. Para otros materiales, esto no suele ser posible. De hecho, la calidad del material reciclado se degrada o reduce con frecuencia, como en el caso del hormigón, la madera y el aluminio.

El reciclaje es importante en la economía circular, ya que conserva recursos valiosos. Además de los esfuerzos de la industria siderúrgica para aumentar las tasas de recuperación, también existen iniciativas, junto con otras industrias metalúrgicas e institutos de investigación, para identificar pérdidas a lo largo de los ciclos de vida del producto. El objetivo es minimizar estas pérdidas y mejorar aún más la tasa de reciclaje de acero y otros materiales.

La industria del acero continúa integrando aún más estas ventajas en sus operaciones para resaltar los beneficios del acero para aquellas personas que toman decisiones sobre la elección de materiales. La cooperación de toda la cadena de producción es fundamental para garantizar que los productos reutilizados o remanufacturados tengan las mismas propiedades que los aceros nuevos. Además, para contribuir aún más a la economía circular, una serie de áreas clave en las que la industria del acero debe centrarse incluyen los siguientes problemas.

• Se requiere que el agua utilizada en el proceso de producción sea devuelta a la sociedad en las mismas o mejores condiciones en que se recibió, y que las emisiones a la atmósfera se minimicen tanto como sea posible.
• Con respecto a las materias primas consumidas, como el carbón de coque y el mineral de hierro, es imposible cumplir estrictamente con la sostenibilidad ya que las materias primas, una vez consumidas, claramente no se pueden reemplazar y, como tal, reducen la capacidad de las generaciones futuras para producir acero en el mismo manera como hoy. Este desafío puede superarse mediante la construcción de reutilización, remanufactura y reciclaje, para diseñar productos que sean fáciles de reutilizar y reciclar tanto acero de los productos al final de su vida como sea posible para fabricar nuevos productos de acero. Claramente, esto requiere que, con el tiempo, se disponga de cantidades suficientes de acero reutilizable y reciclable para satisfacer la demanda de acero del mercado. Además, el concepto de abastecimiento responsable debe abordarse más a fondo, teniendo en cuenta el abastecimiento de materiales en la cadena de suministro.
• Las emisiones a la atmósfera (p. ej., CO2 y otros gases de efecto invernadero) pueden reducirse garantizando que la aplicación de acero conduzca a una reducción de las emisiones durante la fase de uso del producto. Esto se puede hacer mediante el uso de, por ejemplo, aceros de alta resistencia o aceros más eficientes utilizados en motores.
• Muchos materiales de la competencia tienen propiedades de "peso ligero" (más específicamente, materiales de menor densidad) y pueden ayudar a reducir las emisiones de productos intensivos en energía en la fase de uso. Sin embargo, la producción de estos materiales suele ser mucho más intensiva en energía y CO2 que los productos de acero, lo que anula los beneficios de la fase de uso que ofrecen estos materiales alternativos. 

Pensamiento del ciclo de vida

El acero está en todas partes en la vida de las personas hoy y es el corazón del futuro sostenible. La industria del acero es una parte integral de la economía circular global. La economía circular promueve el desperdicio cero, reduce la cantidad de materiales utilizados y fomenta la reutilización y el reciclaje de materiales, ventajas fundamentales del uso del acero. Un enfoque de ciclo de vida es muy importante para lograr una verdadera sustentabilidad.

Normalmente, en la actualidad se elaboran políticas en las instalaciones que solo afectan la "fase de uso" de la vida útil de un producto, por ejemplo, el consumo de energía de un refrigerador o las emisiones de CO2 mientras se conduce un automóvil. Este enfoque en la "fase de uso" puede conducir a que se empleen materiales alternativos de menor densidad más costosos, pero que normalmente tienen una mayor carga ambiental cuando se considera el ciclo de vida completo. Esta limitación de la fase de uso no puede continuar. Se requiere el pensamiento del ciclo de vida (LCT) para todas las decisiones de fabricación.

Todo producto que se vende y se compra tiene un ciclo de vida. Cada producto se fabrica, se usa y luego se puede reutilizar, reciclar o desechar al final de su vida útil. Además, el acero que entra en el flujo de residuos se puede separar y recoger fácilmente de otros materiales para su reciclaje mediante el uso de imanes. LCT es un término que se utiliza para describir el pensamiento holístico que se requiere para la solución sostenible de los problemas de la sociedad. Necesita tener en cuenta las materias primas utilizadas, el consumo de energía, los desechos y las emisiones de un producto en cada fase de su vida. Esto comienza con el diseño y los acabados en el punto en que el producto llega al final de su vida útil. En LCT, se prevé que un producto bien diseñado que contiene acero esté sujeto a reutilización o reciclaje de sus componentes al final de su vida útil.

Solo calculando los recursos y la energía utilizados, y los residuos y emisiones producidos en cada etapa de este recorrido, se puede definir el verdadero impacto ambiental de un producto. Esto también permite identificar dónde se puede mejorar su sostenibilidad ambiental a largo plazo. Por ejemplo, el pequeño aumento en el consumo de energía o la adición de elementos de aleación necesarios para producir aceros de alta resistencia se compensa varias veces cuando se considera el ciclo de vida del producto. El uso de estos aceros de alta resistencia significa que los productos pueden ser más ligeros y, por lo tanto, con frecuencia ahorran energía durante la fase de uso de su vida, por ejemplo, cuando se aplica al sector del automóvil proporciona economía de combustible y, durante todo el ciclo de vida del producto, menos se utiliza energía.

Hay otra razón por la cual el pensamiento del ciclo de vida es muy importante. Al conocer el impacto real de cada etapa de la vida de un producto, se pueden tomar las mejores decisiones sobre qué materiales se utilizarán. Por ejemplo, además de los aceros de alta resistencia, en ocasiones se utilizan materiales de baja densidad como el aluminio, la fibra de carbono, el magnesio o los plásticos para aligerar las aplicaciones. A primera vista, estos materiales pesan menos o, más precisamente, tienen menor densidad que el acero y por ello pueden parecer alternativas interesantes. Sin embargo, cuando se tiene en cuenta el ciclo de vida total del material, el acero sigue siendo competitivo debido a su resistencia, durabilidad, reciclabilidad, versatilidad y costo. En la Fig. 4 se muestra una comparación de las emisiones de CO2 de estos materiales. Además, al final de la vida útil del producto, es posible que estos materiales deban enviarse al vertedero, ya que no existe una forma económica de reciclar o reutilizar el material. Alternativamente, se pueden reducir a un producto de grado inferior. Es importante que esta información se conozca antes de que se tomen decisiones materiales clave. Debe tenerse en cuenta todo el ciclo de vida, desde la extracción de la materia prima hasta el reciclaje o la eliminación al final de su vida útil.

Fig. 4 Comparación de emisiones de CO2

Es necesario considerar un enfoque de ciclo de vida dentro del concepto de economía circular para crear un mundo más eficiente en el uso de los recursos, centrándose en la minimización de residuos. La industria del acero lleva mucho tiempo minimizando los residuos por motivos económicos. La economía circular promueve el desperdicio cero, reduce la cantidad de materiales utilizados y fomenta la reutilización y el reciclaje de materiales, ventajas fundamentales del uso del acero. Un enfoque de ciclo de vida es muy importante para lograr una verdadera sustentabilidad.

Subproductos del acero

La eficiencia de los materiales es una parte integral del proceso moderno de fabricación de acero. El objetivo es utilizar todas las materias primas a su máxima capacidad y eliminar los residuos de la fabricación de acero. Este enfoque incluye una simbiosis industrial en la que casi todos los subproductos formados durante la fabricación del acero se utilizan en nuevos productos. Esto minimiza la cantidad de residuos que se envían al vertedero, reduce las emisiones y conserva las materias primas.

Al igual que con todos los procesos de fabricación a gran escala, la producción de hierro y acero genera subproductos. On average the production of 1 ton of steel results in 200 kg (scrap-electric arc furnace route) to 400 kg (blast furnace- basic oxygen furnace route) of by-products. The main by-products produced during iron and steel production are slags (90 %), dusts and sludges. The worldwide average recovery rate for slag varies from over 80 % for steelmaking slag to nearly 100 % for ironmaking slag. Slag is used to make a range of products including cement, fertilizers, and asphalt. Process gases from ironmaking and steelmaking are typically used within the steelmaking plant, replacing steam and electricity, or exported to the local grid. Other by-products such as dust are reclaimed for their high metallic content. The generation of the by-products and their uses are shown in Fig 5.

Fig 5 By-product generation and their uses

In order to achieve better results, over the last few years, several initiatives and activities have been undertaken in order to apply new approaches and techniques aiming at by-product management in iron and steel plants for increasing their recycling. For example, the internal recycling of some of the by-products in the sintering and pelletization processes for achieving high quality of sinter and pellets while simultaneously reducing the environmental impacts and operating costs. In addition, dust recovered from electric arc furnace gas treatment has been used for substituting clays in traditional brick manufacturing, for the purpose of energy savings, environmental impact reduction and possible economic benefits. Furthermore, simulation models development has allowed identifying the slag quality of basic oxygen furnace, electric arc furnace, and ladle furnace to be internally reused and to provide significant economic and environmental improvements, compared to the present slag use in the steel plants. However, there is still significant room for improvement for increasing the recovery rate of by-products, achieving environmental and economic benefits, also according to the principles of industrial symbiosis.