McKinsey. En la transición verde, la industria siderúrgica necesita encontrar maneras de reducir las emisiones. Una forma de avanzar podría ser replantear no solo cómo, sino también dónde se fabrica acero a nivel mundial.
La fabricación de acero verde es crucial para la industria siderúrgica y el planeta, pero descarbonizar la cadena de producción global de acero es una tarea enorme. Actualmente, la industria siderúrgica mundial es responsable del 7 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI).1Es probable que Europa sea la primera región en descarbonizarse, gracias a los impuestos al CO₂ y otras leyes que ofrecen incentivos para una rápida reducción de 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, explorando tecnologías como el uso de alternativas a los materiales metálicos de alto horno —como la chatarra, el hierro briqueteado en caliente (HBI) y el hierro de reducción directa (DRI)—, así como la integración de energías renovables y la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS). Sin embargo, aún queda mucho por hacer. Según un análisis de McKinsey, más de 1650 plantas existentes en todo el mundo deberán descarbonizarse para reducir las emisiones y cumplir los objetivos, lo que a su vez aumentará la demanda de energías renovables.
Nuestra investigación muestra que, en los próximos años, una estrategia exitosa podría ser establecer nuevos centros de acero verde en lugares con acceso favorable a energía de bajo costo y a la materia prima metálica adecuada. Estos centros no son una fórmula mágica para descarbonizar toda la industria, pero podrían complementar las estrategias de descarbonización de las empresas siderúrgicas existentes (DRI-EAF integrado).2Las plantas de acero ecológico, como las de CCUS, etc., podrían convertirse en parte de soluciones híbridas en el corto y mediano plazo y ayudar a la industria a satisfacer la demanda de acero ecológico en industrias críticas como la automotriz, la de maquinaria y la de construcción.
Reestructurar las cadenas de suministro globales
La descarbonización podría conducir a la mayor reconfiguración de activos que la industria siderúrgica haya experimentado jamás. Actualmente, la industria produce acero principalmente en plantas integradas de alto horno y horno básico de oxígeno (BF-BOF). Estas plantas combinan la producción de hierro y acero en etapas anteriores con la producción de productos terminados en etapas posteriores (por ejemplo, laminación en caliente y acabado superficial). Estas plantas tradicionales utilizan coque para reducir el mineral de hierro y generan altas emisiones.
Para descarbonizar y satisfacer la demanda, las empresas siderúrgicas necesitan encontrar alternativas a las plantas de BF-BOF altamente emisivas. Esto podría incluir la producción de DRI con hidrógeno verde (posiblemente utilizando gas natural como combustible puente), el uso de prefundidores alimentados con energía renovable y hornos de arco eléctrico (EAF) para producir acero, y posteriormente la incorporación de soluciones de captura de carbono. Esto también podría implicar la creación de soluciones híbridas, como el uso de chatarra en combinación con HBI producido en regiones de bajo costo energético (centros de acero verde) y enviado al EAF, donde se funden la chatarra y el HBI para optimizar el abastecimiento de ambos.
A medida que las empresas reconfiguran sus activos, también podrían considerar la reorganización de las cadenas de valor del acero en las distintas regiones, posiblemente mediante centros de acero verde. Estos centros podrían adoptar diversas formas, pero una opción sería crear centros de «hierro verde» que desvinculen la fabricación de hierro de la producción de acero bruto. Esto permitiría una ubicación óptima de ambos procesos: la producción de hierro de baja temperatura (DRI) podría ubicarse en regiones con acceso favorable a gas natural o hidrógeno y mineral de hierro de bajo costo, y la producción de acero bruto podría ubicarse en regiones con acceso favorable a energías renovables. El hierro producido podría transportarse entre regiones en forma de HBI para facilitar su transporte a larga distancia a las acerías de hornos de arco eléctrico (EAF).
Para que cualquiera de estas soluciones sea eficaz, la colaboración intersectorial será crucial, y las empresas deberán considerar la mejor opción. Una combinación de soluciones probablemente sea la más ventajosa, en concreto, una combinación de producción integrada de DRI y horno eléctrico de arco eléctrico (que permite la carga en caliente de DRI e independencia de las importaciones y la dinámica del comercio global) e importaciones de HBI desde centros de acero verde con hornos eléctricos de arco eléctrico. A continuación, analizamos los elementos esenciales que deben tener las empresas que consideren centros de acero verde 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, hay 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 horno de arco eléctrico (a base de chatarra) genera menos emisiones que el horno de arco eléctrico convencional y podría funcionar completamente con energía renovable, es probable que no haya suficiente chatarra para satisfacer la demanda mundial, y el horno de arco eléctrico tiene una cartera de productos limitada.
Por lo tanto, la industria puede aumentar el uso de hornos de arco eléctrico (HAE), pero no puede depender únicamente de la ampliación de su capacidad para descarbonizar, ya que la chatarra de la calidad requerida probablemente será limitada. La industria deberá encontrar maneras de descarbonizar la ruta BF-BOF, en particular su producción de hierro aguas arriba, 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. Dado que el coque y el carbón tienen mercados globales, las empresas eran competitivas gracias a su propia eficiencia operativa.
Se espera que esto cambie a medida que la industria abandone los procesos impulsados por carbón y coque y se vuelva cada vez más dependiente de la electricidad. La producción de acero verde no depende del carbón de coque, sino que requiere cantidades significativas de energía eléctrica, especialmente durante el proceso de fabricación del hierro. Por ejemplo, una tonelada métrica de acero de alta resolución (HDR) requiere más de 60 kilogramos de hidrógeno, lo que equivale a 2700 kilovatios-hora de electricidad por tonelada métrica de HDR. En general, según un análisis de McKinsey, la electricidad (incluida la electricidad para la producción de hidrógeno) representa entre el 40 % y el 50 % de los costos de producción del acero verde.
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 diversas maneras. Las empresas podrían seguir utilizando activos integrados (utilizando DRI-EAF en lugar de BF-BOF), pero también podrían optar por fragmentar el proceso en diferentes puntos, lo que les permitiría obtener ventajas en los costos energéticos y acelerar el desarrollo de capacidades de acero verde. Es probable que muchas empresas combinen las diferentes soluciones.
De cara al futuro, las empresas siderúrgicas consolidadas deben sopesar cuidadosamente las implicaciones de renunciar parcialmente a la integración vertical. Si bien renunciar a la integración vertical les permite priorizar los gastos de capital en favor de los gastos operativos y reducir los costos de descarbonización, también implica renunciar a parte de la creación de valor.
Para equilibrar las ventajas en el costo 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 de alta densidad (HDR) de alto consumo energético. El hierro producido podría entonces briquetarse en HBI para su transporte como materia prima para plantas de acero de horno eléctrico de arco (EAF).
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Los centros HBI podrían ofrecer una ventaja estratégica y acelerar la producción de acero verde
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 verde o renovable de bajo costo pueda ocurrir 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 la ampliación de la producción de HBI a través de centros de acero ecológico, 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 deberían alinearse con los planes de descarbonización de los compradores. En muchos mercados, el uso de gas natural como agente reductor podría ser aceptable en la década de 2030 como paso de transición, ya que ofrece un potencial significativo de reducción de emisiones en comparación con la ruta BF-BOF. Sin embargo, a medida que la descarbonización profunda se acelera hacia 2050 para cumplir los objetivos climáticos, es necesario establecer una estrategia clara para la transición al hidrógeno verde. Implementar un enfoque secuencial (utilizando gas natural a corto y mediano plazo y cambiando al hidrógeno posteriormente) podría permitir a la industria siderúrgica descarbonizarse más rápido y de forma más económica en ciertas regiones.
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Los centros de acero verde necesitarán un ecosistema que los respalde
Establecer centros de acero verde es una tarea compleja que requeriría la creación de nuevos ecosistemas con múltiples partes interesadas y socios. Además, las estructuras de propiedad de estos centros podrían ser fundamentalmente diferentes a las de las plantas siderúrgicas tradicionales, ya que otras partes interesadas, como empresas de energía e 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 establezcan alianzas para obtener materias primas y el mineral de hierro de alta calidad necesario para la reducción directa. Dichas alianzas podrían beneficiar económicamente tanto a los fabricantes de HBI como a las empresas mineras.
- Empresas energéticas. Los centros siderúrgicos verdes necesitan acceso garantizado a electricidad renovable, gas natural e hidrógeno (verde), considerando posibles planes nacionales de transición energética.
- Inversionistas. La construcción de nuevas plantas de producción de DRI y HBI requiere importantes inversiones de capital y una financiación inteligente para minimizar el coste del capital. Estos proyectos en nuevas instalaciones podrían resultar atractivos para los inversores como activos protegidos de bajas emisiones, con una demanda estable de las empresas siderúrgicas y una posible mitigación de los riesgos de volatilidad de las materias primas.
- Fabricantes de equipos originales (OEM). Es necesario adquirir equipos para establecer nuevas plantas de DRI. A su vez, para aumentar la producción de los equipos necesarios, los OEM deben atraer talento y gestionar factores legislativos como subsidios, permisos y financiación de exportaciones.
- Gobiernos. Los centros de acero verde podrían generar crecimiento del PIB y oportunidades de empleo para los gobiernos locales y nacionales, pero los actores clave de la industria primero deberán colaborar para obtener los permisos necesarios y sentar las bases para el desarrollo. Los centros de HBI en ubicaciones totalmente 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 de los gobiernos locales. Al mismo tiempo, los centros de acero verde podrían representar una oportunidad para que los gobiernos y los actores clave de la industria escalen eficazmente la infraestructura de hidrógeno debido a la alta demanda concentrada.
- Empresas de logística. Los centros de HBI deberán establecer sólidas capacidades logísticas de entrada y salida para garantizar un flujo constante de materiales. Por ejemplo, el HBI de salida podría requerir transporte en buques de gran tamaño, lo que a su vez requeriría una infraestructura portuaria adecuada (como capacidades de alta mar).
Para que el ecosistema funcione, es fundamental contar con una sólida estrategia de ventas y comercialización. El operador del centro HBI necesita asegurar contratos de compra a largo plazo con empresas siderúrgicas en mercados clave, garantizar que las entregas cumplan con estrictos requisitos de calidad y negociar márgenes que equilibren el éxito económico de los centros HBI y la competitividad de los compradores.
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Los centros de acero verde no son una solución universal para la descarbonización de la industria siderúrgica, pero podrían servir como un método para acelerar la descarbonización, especialmente en países productores de acero con altos costos energéticos. Con el tiempo, los centros de acero verde también podrían evolucionar para abarcar diferentes partes de la cadena de valor, produciendo productos semiacabados o terminados (como desbastes planos o bobinas laminadas en caliente, respectivamente) para los mercados globales.
Las empresas que establezcan centros de acero verde deben garantizar que se cumplan los requisitos básicos para el éxito: acceso a suministros de energía renovable y materias primas de bajo costo, un costo mínimo de capital mediante conceptos de financiación inteligente y, potencialmente, apoyo público, y una estrategia exitosa de ventas y comercialización que garantice alianzas a largo plazo con márgenes aceptables para todas las partes. Si se implementan correctamente, los centros de acero verde podrían ser una herramienta transformadora para la transición de la industria de un sector altamente emisivo a uno verde.
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Acerca del autor(es)
Christian Hoffmann es socio de la oficina de McKinsey en Düsseldorf; Karel Eloot es líder mundial 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.
Fundación Pro Tigre y Cuenca del Plata 
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