Desafios na Descarbonização de Indústrias Pesadas

Antes de abordar as soluções, é importante entender os desafios específicos que tornam a descarbonização de indústrias como a siderurgia e o cimento tão complexa. Esses setores dependem de processos intensivos em energia e matérias-primas que naturalmente resultam em altas emissões de CO₂. No caso da siderurgia, por exemplo, o processo de redução do minério de ferro para produção de aço é altamente dependente de combustíveis fósseis, enquanto a produção de cimento envolve a calcinação do calcário, que libera grandes quantidades de CO₂.

Tecnologias de Descarbonização para a Siderurgia

Uso de Hidrogênio Verde

Uma das principais inovações na siderurgia é o uso de hidrogênio verde como agente redutor em vez de carvão ou gás natural. No processo conhecido como “redução direta”, o hidrogênio é utilizado para remover o oxigênio do minério de ferro, produzindo aço e emitindo apenas água como subproduto. Esta tecnologia, ainda em fase de testes e implementação inicial, tem o potencial de eliminar quase totalmente as emissões de CO₂ na produção de aço.

Captura e Armazenamento de Carbono (CCS)

Outra abordagem é a Captura e Armazenamento de Carbono (CCS), onde o CO₂ gerado durante a produção de aço é capturado e armazenado em reservatórios geológicos, impedindo que chegue à atmosfera. Embora o CCS já seja tecnicamente viável, seus altos custos e a necessidade de infraestrutura adequada para o armazenamento ainda desafiam sua implementação.

Soluções de Descarbonização na Produção de Cimento

Cimentos de Baixo Carbono

A indústria do cimento desenvolve cimentos de baixo carbono, substituindo parte do clínquer por materiais alternativos como cinzas volantes e escórias de alto-forno. Dessa forma, essa substituição reduz significativamente as emissões associadas ao processo de calcinação.

Captura e Utilização de Carbono (CCU)

Além da captura, o setor de cimento também está explorando a Captura e Utilização de Carbono (CCU). Este processo não só captura o CO₂, mas também o reutiliza como matéria-prima em outros processos industriais, como a fabricação de agregados para construção, ajudando a fechar o ciclo de carbono e criar produtos com menor pegada de carbono.

O Papel da Engenharia na Inovação e Implementação

O futuro da descarbonização nas indústrias pesadas depende da tecnologia e da cooperação entre governos, indústria e academia para superar barreiras. A engenharia continuará a ser o pilar dessa transformação, com soluções inovadoras que não só reduzem as emissões de carbono, mas também impulsionam a eficiência e a competitividade das indústrias pesadas.

Por fim, se você deseja saber mais sobre sustentabilidade e meio ambiente, visite minha coluna no Blog da Engenharia:

• https://blogdaengenharia.com/author/talles-gaspar-guedes/

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Os alunos da Escola Politécnica apresentaram nesta semana um novo método capaz de reduzir em até 40% a produção de gás carbônico na criação de cimento. Segundo cientistas, a produção de cimento corresponde atualmente a 5% do total de gás carbônico emitido na atmosfera. Utilizando mais racionalmente o controle, a seleção e as matérias-primas utilizadas na sua produção, houve um aumento considerável em termos de qualidade e maleabilidade.

Através do método, são reduzidas as quantidades de clínquer – a matéria-prima do cimento – e agregadas quantidades superiores de filler – um ingrediente que, ao contrário do clínquer, não necessita ser aquecido para ser obtido.  O clínquer, ao ser obtido pelo aquecimento e cozimento de calcário e argila, emite uma quantidade aproximada de 850 kg de CO2 por tonelada produzida. Após passar pelo processo de aquecimento, o clínquer é então moído, adicionando-se uma pequena concentração de gesso.

Segundo Vanderley John, professor da Poli e um dos responsáveis pelo projeto, “a indústria busca alternativas para aumentar a eco eficiência do processo substituindo parte do clínquer por escória de alto-forno de siderurgias e cinza volante, resíduo de termelétricas movidas a carvão. O problema é que a indústria do aço e a geração de cinza crescem menos que a produção de cimento, o que inviabiliza essa estratégia em longo prazo”.

A fim de se obter uma quantidade superior de filler, são adicionados dispersantes orgânicos que possibilitam a utilização de menores quantidades de água na mistura, por não necessitarem passar pelos processos de tratamento técnico, a calcinação.

Em laboratório, foi possível alcançar a marca de um teor próximo a 70% de filler, teor este que atualmente se encontra entorno de 10% a 30%. Com isso, se espera obter o dobro de sua produção sem a necessidade de construção de fornos, estabilizando assim as emissões.

Com a finalidade de obter sucesso em sua nova fórmula, a meta é desenvolver uma tecnologia de moagem em escala industrial.  Um exemplo de filler muito utilizado é o calcário cru que, ao ser moído em porções muito finas, deve passar por um processo extremamente rigoroso de tratamento e controle de qualidade.

Para otimizar a maleabilidade do cimento, a tecnologia responsável pelo controle e seleção das substâncias separa os grãos por tamanho, aplicando conceitos de reologia e escoamento de fluídos, aperfeiçoando a qualidade do material obtido.

Segundo Bruno Damineli, cursando doutorado na Poli, “um concreto de alta resistência com o novo método de produção de cimento pode utilizar 120 quilos por tonelada, ao invés dos 500 quilos usados atualmente”. O consumo anual de cimento atinge a marca de 3,6 bilhões de toneladas, atualmente. As estimativas sugerem que, em 2050, haja um aumento de 2,5 vezes em sua demanda, totalizando uma emissão de 20% de gás carbônico emitido.

Fonte: Agência Usp de notícias.

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