Fundición sin humo — hornos limpios para acero y amigos
El carbón construyó los primeros rascacielos; los electrones crearán otra civilización. En nuestro mundo los hornos no tosen — zumban. Los únicos "humos" son el calor que recogemos intencionadamente.
Por qué la fundición sin humo (y por qué es más fácil de lo que parece)
"Tóxica" la parte de la metalurgia antigua no era el metal en sí — sino la combustión usada para calentar y reducir: carbón en altos hornos, diésel en camiones mineros, combustible para el calor del proceso. Nosotros eliminamos la combustión, dejamos la física. Arcos eléctricos, bobinas de inducción e hidrógeno hacen los mismos trabajos sin historias secundarias.
- Los mismos átomos, un fuego nuevo: los electrones y H₂ reemplazan al coque y al diésel.
- Calor cerrado: los gases de escape se convierten en vapor y calor del proceso, no en un evento atmosférico.
- Abundancia de potencia: la fábrica solar semilla (parte 3) "imprime" los megavatios necesarios.
Acero sin carbono — dos rutas limpias
Ruta A — chatarra → EAF (horno de arco eléctrico)
Fundimos acero reciclado con arco eléctrico. Añadimos algo de cal y oxígeno, raspamos, vertemos — y sonreímos. Cuando tenemos buena chatarra, es la ruta menos intensiva en energía.
Electricidad: ~0.35–0.60 MWh/t de acero O₂ y materiales de flujo: poco Electrodos: ~1–2 kg/tOpcional: para fundiciones más pequeñas — hornos de inducción (electricidad similar por tonelada).
Ruta B — DRI(H₂) → EAF
Cuando se necesita hierro puro, reducimos el mineral con hidrógeno en un horno de reducción directa (DRI), luego fundimos en EAF. El hidrógeno es solo un portador temporal de electrones. Sin coque, sin sinterización.
Hidrógeno: ~50–60 kg H₂/t de acero Electricidad (incl. H₂): ~3.2–4.2 MWh/t Gránulos: alta calidad, pocas impurezasElectrolizadores ~50–55 kWh/kg H₂. Ampliamos el campo solar para alimentarlos de forma estable.
Guía para una tonelada (acero)
Consumo y energía (1 t de acero líquido)
| Ruta | Electricidad | Hidrógeno | Notas |
|---|---|---|---|
| Chatarra → EAF | ~0.35–0.60 MWh | — | Lo mejor, donde hay abundancia de chatarra limpia |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Electrolizador + compresión + EAF |
*Se asume electrolizadores ~50–55 kWh/kg H₂ y electricidad limpia.
Qué cambiamos (solo para contexto)
| Ruta antigua | Energía de combustión | Combustible principal |
|---|---|---|
| BF/BOF (alto horno) | ~4–6 MWh/t (calor) | Coque/carbón |
| Transporte diésel de minas | — | Cambiado a megavanas eléctricas (parte 1) |
Conservamos la metalurgia, eliminamos los humos.
Escenarios de plantas precalculados (sin scripts, amigable para tiendas)
EAF de acero (ruta del chatarra)
Solo electricidad. El rango depende de la composición del chatarra y la práctica.
| Capacidad | Carga promedio | PV mínimo | 12 val. almacenamiento | Notas |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | Proyecto: 0.5 MWh/t |
| 5 Mt/año | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Talleres de hornos múltiples |
PV "mín" según la energía diaria: PVMWp ≈ Promedio (MW) × 5.14 (5,5 PSH, 85 % eficiencia).
Acero DRI(H₂) + EAF
Los electrolizadores constituyen la mayor carga; EAF — el acelerador.
| Capacidad | Carga promedio | Se necesita H₂ | PV mínimo | 12 val. almacenamiento |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/metus | ~400 MW | ~55 kt/metus | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/año | ~2.0 GW | ~275 kt/metus | ~10.3 GWp | ~24 GWh |
Potencia de electrolizadores (1 Mt/año): ~330–360 MW; EAF + otros: ~40–70 MW. Operamos con una red estable, no con una red "dentada".
Espacios y equipos (pueblos típicos de 1 Mt/año)
| Bloque | Área | Notas |
|---|---|---|
| Taller de fusión EAF (2–3 hornos) | ~3–6 ha | Cerrado, paneles acústicos |
| Horno DRI + área de pellets | ~5–8 ha | Si se usa la ruta B |
| Sala de electrolizadores | ~2–4 ha | Bloques en contenedores |
| Preparación de colada/laminado | ~3–5 ha | Lingotes, placas, "blooms" |
| Campo fotovoltaico (mín.) | ~3.0–3.5 km² | Cerca de ~2.05 GWp |
| Área de almacenamiento | ~0.5–1 km² | Contenedores de 4.8 GWh |
Coubicación con lago (parte 1) — para enfriamiento del agua y tranquilidad.
Amigos del acero (hornos limpios para otros metales)
Aluminio — Hall‑Héroult, electrificado de principio a fin
El óxido de aluminio (Al₂O₃) se convierte en aluminio fundido en celdas electrolíticas. Lo combinamos con calcinadores eléctricos y, donde es posible, ánodos inertes, para evitar picos de perfluorocarbonos.
- Elektra: ~14–16 MWh/t de aluminio (fusión)
- Refinación y colada (eléctrica): +2–3 MWh/t
- Planta de 500 kt/año: ~800 MW promedio • PV min ~4.1 GWp • almacenamiento de 12 h ~9.6 GWh
Cobre — piro + electrorafina, ordenadamente
Los concentrados sulfurosos se tuestan exotérmicamente. Capturamos SO₂ y producimos ácido sulfúrico (producto útil), y al final — electrorafina.
- Elektra: ~2.5–4.0 MWh/t de cátodo
- Pueblo de 1 Mt/año: ~340 MW promedio • PV min ~1.76 GWp • almacenamiento de 12 h ~4.1 GWh
- Producto secundario: la planta de ácido alimenta las cadenas de lavado y a los vecinos
Silicio — electrometalurgia
Cuarzo + carbón → silicio metalúrgico en hornos de arco. Con electricidad limpia y captura de gases — un "rayo" intenso pero controlado.
- Elektra: ~11–14 MWh/t
- Planta de 100 kt/año: ~137 MW promedio • PV mínimo ~0.70 GWp • Almacenamiento 12 h ~1.6 GWh
- Camino hacia los módulos solares: luego a la fabricación de placas cercana (parte 3)
Aire, agua y vecinos (aburridamente limpio por diseño)
Aire
- No hay baterías de coque. Tapas de EAF cerradas; los humos se lavan y filtran.
- Captura de SO₂. Flujo de gases de cobre → ácido sulfúrico; sin "drama de emisiones".
- Destellos de arco, no chimeneas. Ruido y luz controlados con cubiertas.
Agua
- Circuitos de enfriamiento cerrados con enfriadores secos; un lago equilibra las estaciones.
- Cero emisiones sin tratar; generalmente practicamos "no emitir nada".
- La lluvia de los campos fotovoltaicos, tras una limpieza simple, se convierte en agua de proceso.
Preguntas y respuestas
«¿Es peligroso el hidrógeno?»
Es energéticamente denso y digno de respeto — como la electricidad. Mantenemos el electrolizador al aire libre, las tuberías cortas, los sensores por todas partes, y hacemos los proyectos deliberadamente "aburridos".
«¿Qué hay de la calidad del arrabio?»
Clasificamos agresivamente (parte 2: energía hacia adentro, energía hacia afuera). Cuando se necesita hierro puro, el DRI(H₂) llena el vacío sin traer un siglo de emisiones.
«¿No es demasiada potencia?»
Sí — y esa es la esencia. La fábrica solar imprime potencia a escala (parte 3). Construimos el colector más rápido que las excusas y lo conectamos directamente a los hornos.
Siguiente: Acero: los huesos de la civilización — fundición de placas, piezas en bruto y vigas (parte 5). Verteremos el sol en moldes lo suficientemente fuertes para durar un siglo.