ACVs en acción: comparación del impacto ambiental del acero dúplex frente al acero al carbono en infraestructuras industriales

ACVs en acción: comparación del impacto ambiental del acero dúplex frente al acero al carbono en infraestructuras industriales

Al seleccionar materiales para infraestructura industrial—desde plantas de procesamiento químico hasta plataformas mar adentro y puentes—la decisión tradicionalmente se ha basado en el costo inicial y en las propiedades mecánicas. Sin embargo, con el auge de las directrices ambientales, sociales y de gobernanza (ESG) y una auténtica apuesta por la sostenibilidad, la pregunta ha evolucionado: ¿Qué material ofrece una menor huella ambiental total a lo largo de su ciclo de vida?

Una Evaluación del Ciclo de Vida (LCA) proporciona el marco científico para responder a esta pregunta. Al comparar el acero inoxidable dúplex (por ejemplo, 2205) con el acero al carbono (por ejemplo, A516 Gr. 70), podemos ir más allá de las impresiones iniciales y tomar una decisión basada en datos.

¿Qué es una Evaluación del Ciclo de Vida (LCA)?

Una LCA es un análisis desde la cuna hasta la tumba que cuantifica los impactos ambientales de un producto o sistema a través de todas las etapas de su vida:

1. Adquisición y Producción de Materias Primas (Cuna): Extracción minera, fusión, aleación y conformación del metal.

2. Fabricación y Transformación (Puerta): Corte, soldadura y construcción del componente.

3. Fase de Uso: Rendimiento durante la vida operativa de la estructura.

4. Fin de Vida (Grave): Demolición, reciclaje y eliminación.

Para materiales estructurales, la fase de uso suele ser la más significativa , eclipsando los impactos de la producción inicial.

Los Contendientes: Una Vista General

• Acero al Carbono (A516 Gr. 70): El caballo de batalla de la industria. Bajo costo inicial, alta resistencia, pero requiere protección robusta contra la corrosión (recubrimientos, protección catódica) en ambientes agresivos.

• Acero Inoxidable Duplex (2205): Un material premium. Mayor costo inicial pero ofrece resistencia y protección contra la corrosión excepcionales, muchas veces eliminando la necesidad de recubrimientos.

Comparación de ACV por Etapas

1. Fase de Producción (Cradle-to-Gate)

• Acero al carbono: Tiene una huella de carbono inicial incorporada más baja. La producción es relativamente eficiente, requiriendo menos energía que el acero inoxidable. Su impacto proviene principalmente de la minería de hierro y del carbón utilizado para la reducción en un horno de cubilote - convertidor (BF-BOF).

  • Huella de Carbono Incorporada Típica: ~1,8 - 2,2 kg CO₂e por kg de acero.

• Acero Inoxidable Duplex: Tiene una huella inicial significativamente mayor. La producción intensiva en energía de elementos de aleación críticos como el cromo, el níquel y el molibdeno, junto con el proceso de fusión en horno eléctrico de arco (EAF), incrementa su impacto. Sin embargo, el uso de chatarra reciclada (en el que el acero inoxidable destaca) puede mitigar este impacto.

  • Huella de Carbono Incorporada Típica: ~4,5 - 6,5 kg CO₂e por kg de acero.

Veredicto: El acero al carbono tiene una ventaja clara en la fase de producción, con una huella de carbono incorporada aproximadamente un 60-70% menor por kilogramo.

2. Fase de Fabricación y Manufactura

• Acero al carbono: Requiere una preparación extensa de la superficie (chorro abrasivo) y la aplicación de sistemas de recubrimiento multicapa (imprimantes, epoxis, recubrimientos finales). Estos recubrimientos contienen COV (Compuestos Orgánicos Volátiles) y tienen su propia huella ambiental derivada de su producción y aplicación.

• Acero Inoxidable Duplex: Generalmente no requiere recubrimiento, lo que ahorra enormes cantidades de energía, productos químicos y mano de obra. Su mayor resistencia podría permitir secciones más delgadas reduciendo el peso total del material requerido. Aunque la soldadura puede requerir mayor experiencia, elimina las emisiones provenientes de los procesos de recubrimiento.

Veredicto: El acero inoxidable dúplex suele ser la mejor opción en esta fase, al eliminar los costos ambientales asociados a los sistemas de recubrimiento y posibilitar diseños más ligeros.

3. Fase de uso: El factor decisivo

Aquí es donde cambia la narrativa del ABA (Análisis del Ciclo de Vida). La fase de uso puede representar 90% hasta el 90% del impacto total del ciclo de vida de una estructura.

• Acero al carbono: Requiere mantenimiento continuo. Los recubrimientos se degradan y deben repararse o reaplicarse cada 5-15 años. Esto incluye:

  • Producción de nuevos recubrimientos.

  • Preparación intensiva de superficies (a menudo requiere contención de escombros peligrosos por chorro abrasivo).

  • Transporte de equipos y personal.

  • Tiempo de inactividad en la producción durante el mantenimiento, deteniendo ingresos y obligando a otras partes de la planta a operar menos eficientemente.

  • Riesgo de fallo: Si el recubrimiento falla prematuramente, la corrosión catastrófica puede provocar fugas, derrames y reparaciones no planificadas con un elevado costo ambiental y económico.

• Acero Inoxidable Duplex: Su capa pasiva proporciona resistencia a la corrosión sin necesidad de mantenimiento durante décadas. No existen emisiones relacionadas con recubrimientos periódicos, no hay tiempo de inactividad para mantenimiento, y el riesgo de fallo se reduce drásticamente. Una estructura dúplex puede durar más de 40 años sin intervención.

Conclusión: El acero inoxidable dúplex gana claramente en la fase de uso. La evitación de ciclos repetidos de mantenimiento y sus emisiones asociadas constituye su mayor ventaja ambiental.

4. Fase de fin de vida

• Ambos materiales: Son 100% reciclables sin pérdida de propiedades. El acero inoxidable tiene un valor de reciclaje más alto debido a su contenido de aleación, creando un fuerte incentivo económico para su reciclaje. Al final de su vida útil, ambos materiales suelen reciclarse en nuevo acero, efectivamente acreditando el siguiente ciclo productivo y reduciendo la necesidad de mineral virgen.

Veredicto: Empate. Ambos materiales destacan en cuanto a circularidad.

Conclusión del ABA: Depende del contexto

El material "mejor" no es universal; es función de la corrosividad del entorno y la duración del Diseño del activo.

Un Ejemplo Práctico: Pasarela Offshore

• Opción A (Acero al Carbono): 100 toneladas de acero A516. Requiere recubrimiento cada 10 años. En una vida útil de 30 años, esto implica dos campañas de mantenimiento importantes, cada una con un carbono incorporado significativo proveniente de recubrimientos, chorro abrasivo, combustible de embarcaciones y paralización de la producción.

• Opción B (Duplex 2205): 70 toneladas de Duplex (debido a su mayor resistencia, secciones más delgadas). Requiere cero mantenimiento durante más de 30 años.

Resultado del ALC: Aunque la producción de 70 toneladas de Duplex tiene un costo de carbono inicial más alto que 100 toneladas de acero al carbono, las emisiones evitadas por mantenimiento de la Opción B la convierten en la elección más sostenible durante todo el ciclo de vida.

La Conclusión para los Ingenieros

Dejen de tomar decisiones sobre materiales basándose únicamente en el costo inicial o en el carbono incorporado. Para construir realmente de forma sostenible:

1. Realicen un ALC Simplificado: Modelen los ciclos de mantenimiento proyectados para el acero al carbono. Incluyan el carbono incorporado en los recubrimientos, el transporte y el costo de los tiempos muertos.

2. Prioricen la Durabilidad: En entornos corrosivos, el material más sostenible es aquel que dura más tiempo con la menor intervención. La longevidad es la forma definitiva de reducir residuos.

3. Especificar para Resiliencia: Elegir un material como el acero inoxidable dúplex es una inversión en la reducción de interrupciones operativas, menores emisiones durante su ciclo de vida y un rendimiento ambiental superior. Transforma un centro de costos en una propuesta de valor basada en sostenibilidad y confiabilidad.