Un camino hacia el hierro verde

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• La producción de acero genera importantes emisiones de CO2, siendo la siderurgia uno de los principales contribuyentes.
• La reducción directa a base de hidrógeno (HyDR) es una alternativa prometedora de bajas emisiones para la fabricación de hierro.
• Los desafíos en HyDR incluyen microestructuras alteradas de pellets y redes de poros que impiden el transporte de gas y las tasas de reacción.

Objetivo del estudio:

• Para cuantificar la evolución de las estructuras de los poros en los pellets de óxido de hierro durante el tratamiento con hidrógeno.
• Comprender cómo la conectividad de poros a nanoescala afecta las propiedades de flujo a macroescala.
• Desarrollar un marco para optimizar el rendimiento del reactor HyDR.

Principales métodos:

• Se empleó la tomografía computarizada de nano rayos X de sincrotrón para visualizar la evolución de los poros.
• Se aplicó la teoría de la percolación para analizar la conectividad de los poros.
• Modelado de la estructura de los poros conectados a las propiedades de flujo a micro y macroescala.

Principales resultados:

• La evolución de los poros en las bolitas de óxido de hierro se cuantificó a través de múltiples escalas.
• Se demostró que la conectividad de los poros a nanoescala influye significativamente en la permeabilidad, la difusividad y la tortuosidad.
• Se estableció un vínculo entre la estructura de los poros y las limitaciones del transporte gaseoso.

Conclusiones:

• Comprender la evolución de los poros es fundamental para mejorar la eficiencia de HyDR.
• El marco de modelado desarrollado conecta los cambios microestructurales con el rendimiento del reactor.
• Esta investigación proporciona información para acelerar la adopción de la fabricación de hierro sin emisiones a través de HyDR.