El trabajo se enmarca en el proyecto ZHYRON, financiado por la Unión Europea, en un momento en que Bruselas busca reducir la huella de carbono de sectores industriales estructuralmente contaminantes. La siderurgia figura entre las actividades más intensivas en emisiones de dióxido de carbono del continente, por su dependencia histórica de combustibles fósiles como agente reductor del mineral de hierro. Esa búsqueda de alternativas conecta con otras líneas de la política científica europea, como la reclamación de 200.000 millones para investigación que universidades de toda la Unión han planteado a la Comisión.
Roberto Arévalo, del CIRCE de Zaragoza y afiliado también a la Universidad Europea de Valencia, y Maycon F. Magalhães, del mismo centro, postularon una herramienta que combina tres modelos funcionando de forma simultánea, que intercambian información en cada instante de la simulación. Uno reproduce la dinámica del gas de hidrógeno dentro del reactor mediante el programa comercial Fluent. Otro sigue el movimiento de cada partícula sólida de óxido de hierro con el software Rocky. El tercero, un código propio escrito en lenguaje C, calcula las reacciones químicas que transforman cada partícula por dentro.
Cuando el hidrógeno entra en contacto con una partícula de hematita, la reacción avanza de fuera hacia dentro: primero se forma una capa de magnetita alrededor del núcleo, después una de wustita y, por último, una de hierro metálico puro. El núcleo de mineral original se reduce a medida que las capas exteriores se transforman, en un proceso que los autores comparan con pelar una cebolla desde el centro.
La diferencia con el proceso convencional resulta decisiva desde el punto de vista ambiental. Los procesos pirometalúrgicos tradicionales consumen grandes cantidades de combustibles fósiles como reductor, lo que convierte a la industria del acero en una de las actividades más contaminantes del tejido industrial europeo. La reducción bajo hidrógeno cambia esa ecuación, ya que el único subproducto que genera es agua, sin liberación de dióxido de carbono a la atmósfera.
El 98% de la demanda mundial de mineral
El sector siderúrgico consume en la actualidad alrededor del 98% de la demanda mundial de mineral de hierro, impulsado sobre todo por la construcción y la industria del automóvil. Los residuos que genera esa actividad, ricos en óxidos de hierro, pueden convertirse en materia prima del proceso si se recuperan con hidrógeno en lugar de gases fósiles, según plantea el estudio del equipo aragonés.
El equipo puso a prueba el modelo con briquetas procedentes de residuos siderúrgicos reales, de las que solo se conocía la composición inicial y final. El ajuste de los parámetros cinéticos permitió reproducir esa composición con un margen de error inferior al 15%. En una de las briquetas analizadas, la conversión a hierro metálico superó el 90%, de acuerdo con los datos recogidos en la publicación.
Las pruebas con distintas temperaturas y presiones de hidrógeno mostraron que la reacción avanza más rápido cuanto mayores son ambos valores, pero solo durante la primera hora del proceso, aproximadamente. A partir de ese punto, la velocidad se frena, y la conversión final puede resultar menor con las presiones y temperaturas más altas, un comportamiento ya observado en ensayos experimentales previos a este trabajo.
Un estudio calibrado, no validado
Los propios autores advierten de que se trata de un estudio paramétrico calibrado, no de una validación estricta del proceso industrial completo. Las condiciones reales de operación —temperatura, presión y tiempo de procesamiento en una planta a escala real— no estaban disponibles para la investigación, de modo que los parámetros ajustados son válidos únicamente para los materiales analizados en este trabajo. Su capacidad para predecir el comportamiento de otros lotes de briquetas, con composiciones o procedencias distintas, sigue siendo incierta a falta de más pruebas.
Pese a esa cautela metodológica, la herramienta funciona como un laboratorio virtual que permite probar distintas condiciones de temperatura, presión y diseño del reactor sin necesidad de construir una planta piloto física, con el ahorro de tiempo y coste que eso implica para las empresas del sector. También sirve para detectar zonas del reactor donde la transformación avanza más despacio o de forma desigual, algo difícil de medir en un proceso industrial ya en marcha.
En equipos de mayor tamaño, de escala industrial, resulta más probable que aparezcan gradientes de temperatura y de conversión dentro del reactor. En esos casos, según los autores, este tipo de simulación permite optimizar las condiciones de operación o el diseño del propio reactor antes de escalar el proceso a volúmenes de producción reales.
La descarbonización de la industria pesada figura entre los objetivos que la Comisión Europea persigue con distintos instrumentos, desde la financiación directa a proyectos de investigación hasta la reforma de mecanismos de contratación pública como la que ya prima la innovación europea en las adjudicaciones estatales. El hierro y el acero producidos sin emisiones directas de dióxido de carbono se sitúan entre las tecnologías consideradas estratégicas para que la Unión reduzca su dependencia de procesos productivos intensivos en carbono, en un contexto de competencia industrial creciente con otras potencias globales.
El estudio, publicado en abril de 2026 en Results in Engineering, se suma así al esfuerzo europeo por desarrollar alternativas a los procesos siderúrgicos tradicionales, con el proyecto ZHYRON dentro de Horizonte Europa como respaldo institucional a una línea que sus propios autores describen como un paso preliminar hacia la validación industrial, todavía pendiente de nuevas pruebas con condiciones de planta real.
