O impacto do pré-aquecimento da sucata nas emissões de CO2

A crescente pressão do mercado, do governo e da imprensa sobre as taxas de emissão de CO₂ forçou as siderúrgicas a inovarem no processo de produção. A indústria tem visto nos últimos anos muitas alternativas viáveis, tanto nos processos de redução quanto na aciaria, para atingir menores níveis de emissão. Nesta postagem, iremos estimar o impacto operacional, ambiental e econômico da iniciativa de pré-aquecimento de sucata no Convertedor LD usando o modelo de usina siderúrgica integrada da Cassotis.

Em postagem anterior foi mostrado que, nas siderúrgicas integradas, a produção de cada tonelada de aço gera entre 1,7 e 1,9 toneladas de CO₂. Embora cada processo contribua para essa emissão, o alto-forno é de longe o maior responsável por essa taxa. Por exemplo, nosso modelo matemático estima que cerca de 80% do CO₂ é gerado durante a produção de gusa. Portanto, é lógico que se uma planta for capaz de manter seu nível de produção de placas enquanto reduz a proporção de gusa na carga metálica do ConvertedorLD, ela poderia reduzir a emissão geral de CO₂. Para reduzir o ferro gusa é necessário aumentar a proporção de sucata na carga.

Do ponto de vista químico, as sucatas de aço apresentam vantagens sobre o gusa, uma vez que  contém menores teores de enxofre e fósforo, além de maiores teores de ferro. No entanto, essa substituição tem grande impacto no balanço térmico do convertedor já que se está substituindo um material que fornece energia por outro que demanda energia. Portanto, o pré-aquecimento da sucata surgiu como uma alternativa técnica para compensar a redução de gusa no balanço térmico do convertedor.

Usando nosso modelo que representa uma usina siderúrgica integrada típica, estimamos o impacto da introdução do sistema de pré-aquecimento de sucata. Os resultados mostram que seria possível aumentar a proporção de sucatas na mistura metálica em 13,95% assumindo o aquecimento das sucatas a 800ºC. Isso corresponde a uma redução de 3,29% na produção de ferro gusa. Com isso, o nível geral de emissão de CO₂ seria reduzido em 2,2%. Uma redução substancial pode ser alcançada mesmo após o cálculo de todos os impactos nos balanços químicos e energéticos da planta.

Além disso, o modelo nos permite saber se essa tecnologia ecologicamente correta também seria economicamente atrativa para a planta. A resposta depende do preço de mercado da sucata externa disponível. Na figura abaixo, podemos observar que a proporção de sucatas na mistura metálica diminui com o preço da sucata, chegando a atingir condições semelhantes antes da introdução da tecnologia.

Quando a pesquisa em engenharia desenvolve tecnologias não apenas com benefícios ambientais, mas também com ganhos econômicos, a indústria tem grande incentivo para mudar suas práticas. É por isso que é fundamental continuar inovando e testando em um ambiente controlado. Portanto, considere usar um modelo matemático capaz de representar todas as novas alternativas para o seu processo e estimar seus possíveis resultados.

Autor: Guilherme Martino - Consultor Sênior na Cassotis Consulting

                                      Coautor: Emmanuel Marchal - Managing Partner na Cassotis Consulting