HomeEmissão de CO2 no processo siderúrgico
Já apresentamos algumas iniciativas para reduzir as emissões de CO2 em siderúrgicas integradas com a rota tradicional AF-LD. Alguns deles estão relacionados a mudanças na mistura de materiais, enquanto outros exigem investimento em maquinário. No entanto, devido à natureza dos processos, é difícil conseguir grandes reduções. Para reduzir as emissões de forma mais drástica, pode ser considerada uma mudança completa nos processos. A redução direta parece ser um processo bastante ecológico quando se olha para as emissões. Vamos dar uma olhada nos números, comparando as duas tecnologias exatamente nas mesmas condições (mesma produção e mesmas matérias-primas).
Assim como o processo de redução em um alto-forno (AF), o CO2 é o produto da combustão e das reações de redução do ferro no reator de redução direta (RD). No entanto, existem alguns pontos que explicam a diferença dos níveis de emissão de um processo para outro.
Os dois agentes redutores usados no processo de redução são o hidrogênio (H2) e o monóxido de carbono (CO). Embora sempre haja reações de redução com ambos os agentes, o principal agente redutor no AF é o CO. Mesmo quando o forno está equipado com injeção de H2, os óxidos de ferro reagem principalmente com o CO para reduzir, já que o CO é mais abundante no forno. No entanto, no processo de RD, o gás injetado para redução no reator é composto por H2 (60%), CO (20%), CO2 (10%), CH4 (7%) e outros gases (3%), como N2. Com uma proporção natural de H2 e CO, as reações de redução no eixo de RD produzem mais água em comparação com o CO2.
Uma diferença importante entre os dois processos está relacionada ao produto em si. O ferro gusa, metal líquido sem óxidos, é composto de ferro (95%), carbono (4%), silício (0,4%) e outros elementos (<0,5%). O ferro esponja, produto do processo de redução direta, resulta da redução parcial dos óxidos de ferro e ainda contém outros óxidos, conhecidos como ganga, que ao final eventualmente se transformarão em escória no processo subsequente (FEA).
A entalpia e o teor de silício do gusa trazem benefícios térmicos no convertedor, mas isso vem com um alto custo ambiental no alto-forno onde a energia é produzida com combustíveis de carbono, gerando enormes quantidades de CO2. Em uma rota AF-LD, a maior parte da energia é necessária no forno elétrico a arco e, portanto, pode vir de diversas fontes. No entanto, todo o balanço de CO2 também deve levar em conta o processo secundário, incluindo o tratamento (que inclui aquecimento) do gás de processo.
Outro aspecto importante é o destino dos dois gases de saída (off-gas). Em ambos os casos, os gases capturados possuem potencial energético devido à presença de CO e H< em sua composição. A energia no gás de alto forno (GAF) é utilizada para demandas térmicas em outros processos da planta, principalmente na queima de gás, que gera mais CO. No entanto, o gás de topo de uma planta de RD é tratado para ser reutilizado como gás redutor no reator. Este tratamento também pode envolver a remoção parcial de CO do gás de topo. Muitas vezes, esse volume é vendido – para a indústria de bebidas, por exemplo – em vez de lançado na atmosfera.
Uma comparação justa das emissões de CO das plantas AF-LD e RD-FEA é mostrada abaixo. Esses números foram simulados por um modelo matemático que considera exatamente a mesma lista de matérias-primas e carteira de pedidos. É claro que as emissões de CO para a rota RD-FEA, de cerca de 0,7 toneladas de CO por tonelada de placa, são significativamente inferiores às da rota AF-LD, cerca de 1,8 toneladas de CO por tonelada de placa.
Independentemente do processo de produção de aço, a indústria busca constantemente melhorar seu desempenho em uma ampla gama de fatores. É claro que o impacto ambiental será um dos principais índices nas próximas décadas. Portanto, todas as inovações devem ser cuidadosamente avaliadas para entender os trade-offs que estão introduzidos na cadeia. E a melhor forma de quantificar esses efeitos é usando modelos matemáticos capazes de representar cada aspecto da planta.
