El DOE debe utilizar estratégicamente su programa de demostraciones industriales

El Departamento de Energía de Estados Unidos debería centrar el gasto del programa en proyectos audaces.

Una planta de cemento en Tehachapi Pass, California

Ashley Cooper/Getty Images

La industria pesada presenta una paradoja climática. Los materiales industriales como el cemento, el acero y el aluminio son fundamentales para nuestra economía y constituyen los pilares de nuestro futuro de energía limpia. Al mismo tiempo, la industria pesada es una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en Estados Unidos y el mundo, y si no se toman medidas, el sector industrial pronto se convertirá en la principal fuente de emisiones nacionales de GEI.

Afortunadamente, la Ley de Reducción de la Inflación (IRA) y la Ley Bipartidista de Infraestructura (BIL) incluyeron nuevas inversiones revolucionarias para la descarbonización industrial. Ahora que se acercan las fechas límite de solicitud para algunas de estas fuentes de financiamiento, es hora de centrarse en los planes y estrategias para implementar estos fondos, impulsar la innovación y definir nuestro camino hacia la descarbonización industrial.

Para cumplir los objetivos climáticos, debemos utilizar estratégicamente nuevos fondos de IRA y BIL para perseguir simultáneamente dos estrategias de descarbonización industrial separadas. En primer lugar, debemos implementar rápidamente tecnologías de energía renovable, eficiencia energética y descarbonización disponibles comercialmente en instalaciones de todos los tamaños. En segundo lugar, debemos apoyar la implementación en etapas tempranas de tecnologías avanzadas y precomerciales que tengan el potencial de reducir significativamente o incluso eliminar las emisiones de la fabricación industrial.

Entre los fondos IRA y BIL, el Programa de Demostraciones Industriales de 6.300 millones de dólares de la Oficina de Demostración de Energía Limpia (OCED) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) está en una posición única para respaldar implementaciones en etapas iniciales de tecnologías avanzadas precomerciales. Para garantizar que la OCDE aproveche al máximo su financiación limitada, debería centrarse en proyectos de alto impacto en sectores críticos como el acero, el cemento y el aluminio, que requieren tecnologías avanzadas para descarbonizarse profundamente.

La descarbonización industrial tiene mucho por hacer y muchos objetivos que alcanzar, desde la investigación y el desarrollo hasta la eficiencia energética y una mayor capacidad de los usuarios industriales para acceder a energía limpia asequible. El DOE debería analizar este fondo de dinero y a sus solicitantes con miras a alcanzar objetivos ambiciosos que tal vez no se puedan alcanzar con financiación privada y estrategias habituales. Y dados los amplios horizontes para la construcción o modernización de sitios industriales, es fundamental que los formuladores de políticas avancen políticas ahora para impulsar inversiones y planes.

Este blog examina algunas de las tecnologías emergentes que pueden transformar los sectores del cemento, el acero y el aluminio y que deberían ser un foco de financiación en el marco del Programa de Demostraciones Industriales.

El cemento es el ingrediente principal del hormigón, el material generado por el hombre más utilizado en la Tierra. La producción de cemento contribuye significativamente al cambio climático; Si el cemento fuera un país, sería el cuarto mayor emisor de CO2 del mundo, detrás de China, Estados Unidos y la India.

Aproximadamente el 60 por ciento de las emisiones de la producción de cemento resultan del proceso químico de calcinación, durante el cual la piedra caliza se calienta a 1.400°C en un horno. El proceso libera CO2 de la roca y produce clinker, un residuo pedregoso que se muele y se combina con otros ingredientes para fabricar cemento. El 40 por ciento restante de las emisiones proviene de la quema de combustibles fósiles para calentar el horno. Existen soluciones a corto plazo al problema climático del cemento, como mejorar la eficiencia energética de las plantas y reemplazar parcialmente el cemento tradicional con alternativas bajas en carbono. Sin embargo, incluso combinadas, estas soluciones no pueden eliminar las emisiones de la producción de cemento. Al menos el 30 por ciento de las emisiones del cemento (a menudo más) no se verán afectadas y seguirán emitiéndose a la atmósfera.

Las tecnologías emergentes tienen el potencial de cambiar las reglas del juego en el sector del cemento y dar como resultado un cemento sin emisiones de carbono (o incluso con emisiones negativas). En particular, la OCDE debería considerar las siguientes tecnologías que tienen el potencial de producir cemento con emisiones cercanas a cero:

El acero es el metal más utilizado en el mundo en masa, y se prevé que la demanda de acero aumentará de aproximadamente 1.880 millones de toneladas en 2020 a hasta 2.500 millones de toneladas en 2050. Con los niveles de producción actuales, el acero representa aproximadamente entre 7 y 8 millones de toneladas. por ciento de las emisiones globales de CO2.

Existen procesos de emisiones relativamente bajas para el reciclaje de acero, y se deben buscar oportunidades para aumentar el reciclaje y descarbonizar efectivamente la electricidad utilizada para impulsar los procesos de reciclaje. Sin embargo, la producción de “acero primario” a partir de mineral de hierro en bruto será necesaria para satisfacer la demanda total de acero hasta 2050. El método de producción dominante hoy en día para el acero primario requiere quemar coque (un combustible derivado del carbón) para reducir químicamente los minerales de hierro a temperaturas de hasta a 2.300°C. Descarbonizar el sector requerirá reemplazar el coque o reducir de otro modo las emisiones del acero, y ambas vías de descarbonización requerirán el despliegue de tecnologías en etapas relativamente tempranas.

La alta intensidad de emisiones del acero, junto con las tecnologías incipientes necesarias para reducir las emisiones, hacen de la producción primaria de acero un objetivo particularmente convincente para el apoyo del Programa de Demostraciones Industriales de la OCDE.

En particular, la OCDE debería considerar tres vías para la descarbonización de la producción primaria de acero:

El aluminio es el segundo metal más utilizado en el mundo. Actualmente es responsable del 2 por ciento de las emisiones globales de GEI, y la demanda del material, que es fundamental para la producción de tecnologías limpias como vehículos eléctricos, infraestructura de red e instalaciones solares fotovoltaicas, está creciendo significativamente. Si bien el reciclaje de aluminio es una vía necesaria y de bajas emisiones para reducir las emisiones del sector, el aluminio “primario” (producido a partir de bauxita, que se refina para obtener alúmina y luego se funde para obtener aluminio) será necesario para satisfacer la demanda total hasta 2050.

La producción de aluminio es un proceso que consume mucha electricidad y la mayoría de las emisiones del sector están relacionadas con la generación de energía. Aumentar la cantidad de electricidad generada con recursos renovables y sin emisiones de carbono es un camino clave para descarbonizar la fabricación de aluminio, y debería ser un foco de atención del DOE a través de sus programas financiados por IRA y BIL.

Además de estas emisiones del sector energético, la producción de aluminio genera importantes emisiones de proceso que no pueden mitigarse cambiando a energías renovables. Estas emisiones de proceso se generan a través de la degradación de los ánodos a base de carbono utilizados en el proceso de fundición. La degradación de estos ánodos también contribuye de manera clave a la contaminación del aire local. El Programa de Demostraciones Industriales de la OCDE puede ayudar a eliminar estas emisiones de proceso apoyando el despliegue de ánodos inertes para la producción primaria de aluminio.

Serán absolutamente necesarias medidas adicionales para reducir las emisiones del sector industrial, desde la investigación y el desarrollo hasta la eficiencia energética y una mayor capacidad de los usuarios industriales para acceder a energía limpia asequible. Para alcanzar estos objetivos, el DOE debe asegurarse de utilizar todas sus herramientas para su máximo y mejor uso. Por ejemplo, el Crédito Fiscal para Fabricación Avanzada 48C, que ofrece un crédito fiscal del 30 por ciento para instalaciones industriales que reduzcan las emisiones en al menos un 20 por ciento, puede ser más adecuado para tecnologías de descarbonización industrial generalizadas y de menor escala en una amplia gama de industrias. Además, la Oficina de Programas de Préstamos (LPO) tiene una importante autoridad crediticia y puede apoyar la descarbonización industrial. Como tal, LPO puede estar bien situada para apoyar grandes proyectos de descarbonización industrial de alto impacto con un “nivel de preparación tecnológica” ligeramente más alto que los que la OCDE puede apoyar a través de su Programa de Demostraciones Industriales.

Mientras la OCDE revisa las solicitudes para el Programa de Demostraciones Industriales, sugerimos que la oficina tenga en cuenta estas otras herramientas de financiación; utilizar su exclusivo fondo de dinero para respaldar implementaciones transformadoras de tecnologías precomerciales; y trabajar en todo el DOE y todo el gobierno para dirigir a los solicitantes con buenos proyectos que no son adecuados para el Programa de Demostraciones Industriales a otras oportunidades.