Fabricar aço é um processo altamente poluente. Esse material é extremamente importante para nossas necessidades atuais, mas, assim como o concreto, sua produção tem um alto custo. Não em termos econômicos, mas ambientais.
Estima-se que a indústria do aço seja responsável por quase 10% das emissões globais de CO₂ causadas pela nossa atividade, o que pode ser explicado de forma simples: para cada tonelada de aço que produzimos, são emitidas duas toneladas de CO₂ na atmosfera.
O "aço verde" é uma possível solução, e um estudo recente aponta que é possível resolver outro grande problema enquanto se produz aço "ecológico": o lodo vermelho tóxico do alumínio.
Produzindo aço
A grande maioria do aço produzido atualmente segue o processo tradicional. Isso significa que derretemos ferro, derivados de carvão e calcário em fornos com alto conteúdo de carbono. Em seguida, refinamos o material para reduzir o teor de carbono e, essencialmente, o aço está pronto.
O problema é que utilizamos muita energia nesse processo e geramos resíduos. Tudo isso contribui para que seja um processo altamente poluente.
Em 2022, a European Steel Association divulgou um relatório indicando que a indústria do aço mundial produziu um total de 1.880 milhões de toneladas de aço, o que resultou na emissão de cerca de 3.600 milhões de toneladas de CO₂ na atmosfera. Existem ferramentas ao nosso alcance para reduzir a produção de aço, como o seu reaproveitamento, mas como precisamos continuar produzindo, é urgente encontrar novas formas de fazê-lo enquanto emitimos menos CO₂.
O "aço verde".
É aqui que entra o que foi denominado como "aço verde". O processo é o mesmo, pois a estrutura do aço não muda, mas o que é diferente é a fonte de energia que utilizamos para obter esse aço. Enquanto a indústria tradicional utiliza combustíveis fósseis, o que é proposto com o "aço verde" é usar hidrogênio verde como fonte energética.
Hidrogênio verde
Antes de continuar, é importante falar sobre o hidrogênio verde. O hidrogênio é o elemento químico mais abundante do universo e está amplamente presente na Terra, mas o problema é que ele não costuma ser encontrado isolado, e sim combinado com outros elementos.
Para extrair o hidrogênio que está combinado com outros elementos (como o oxigênio na forma de água ou com carbono para formar hidrocarbonetos), é necessário realizar um processo que consome energia.
Tradicionalmente, combustíveis fósseis têm sido usados para isso (e ainda é a forma mais comum de obter hidrogênio), mas também podemos extrair o hidrogênio usando energia de fontes renováveis no processo.
Esse hidrogênio, obtido com energia solar, eólica ou hidroelétrica, por exemplo, é o que chamamos de "hidrogênio verde".
Lodo vermelho tóxico
Dito isso, podemos dizer que o "aço verde" seria o que conseguiríamos utilizando hidrogênio verde como fonte de energia. Agora, os cientistas do Instituto Max Planck de Pesquisa do Ferro — um centro alemão — deram um passo a mais. E se, além de usar o hidrogênio verde como fonte de energia, pudéssemos aproveitar o lodo vermelho tóxico que é produzido como resíduo na fabricação de alumínio?
A indústria do alumínio produz cerca de 180 milhões de toneladas desse lodo vermelho anualmente. É um resíduo altamente alcalino que contém traços de metais pesados, como cromo.
Em vários países, esses traços são levados para grandes áreas ao ar livre, onde secam como se fosse um aterro, e o grande problema — um deles — é que o vento pode arrastar as partículas. O lodo é extremamente corrosivo e "devora" o concreto, o que já causou alguns desastres naturais.
"Piscina" de lodo vermelho na Alemanha.
2x1
O que os pesquisadores do Max Planck propõem é usar esses resíduos para fabricar aço. Matic Jovičevič-Klug, um dos responsáveis pelo estudo, afirma que seu processo "poderia resolver o problema dos resíduos da produção de alumínio e, ao mesmo tempo, melhorar a pegada de carbono da indústria siderúrgica".
O que foi demonstrado é que esse lodo vermelho pode ser utilizado como matéria-prima na fabricação de aço, graças ao fato de conter 60% de óxido de ferro.
Os cientistas do Max Planck fundiram o lodo vermelho em um forno de arco elétrico e, ao mesmo tempo, reduziram o óxido de ferro presente nele, resultando em ferro. Como fonte de calor, foi utilizado um plasma que contém 10% de hidrogênio.
Essa "redução por plasma" leva apenas cerca de dez minutos, e os responsáveis apontam que o ferro resultante é tão puro que pode ser processado diretamente para obter aço.
Processo para separar as partículas de ferro e os resíduos e como algumas podem ser direcionadas para a criação de aço, enquanto o restante é aproveitado na indústria da construção (entre outras).
Aproveitando os resíduos
Os óxidos metálicos que não se convertem em ferro tiveram seu nível de toxicidade reduzido, e além disso, se solidificam ao esfriar, tornando-se um material semelhante ao vidro, que pode ser utilizado também na indústria da construção.
Ou seja, com esse método, o que propõem é uma solução em três frentes: consome-se o lodo vermelho tóxico, seus resíduos podem ser aproveitados e, em vez de utilizar combustível fóssil como fonte de calor nos fornos, utiliza-se hidrogênio verde.
Economizando CO₂.
Com esse processo, os pesquisadores afirmam que grandes quantidades de carbono podem ser economizadas. Isnaldi Souza Filho, um dos membros do grupo, afirma que "se fosse utilizado hidrogênio verde para produzir ferro a partir dos 4 bilhões de toneladas de lodo vermelho gerados até hoje na produção mundial de alumínio, a indústria do aço poderia economizar quase 1,5 bilhão de toneladas de CO₂". Isso representa quase metade das toneladas de CO₂ que emitimos em 2022.
E dinheiro
Esses fornos de arco não são novos, já que são usados na indústria para fundir sucata, e os pesquisadores afirmam que seriam rentáveis para a indústria do aço. "Com hidrogênio e uma combinação de eletricidade para o forno, o processo vale a pena se o lodo vermelho contiver 50% ou mais de óxido de ferro. Se levarmos em conta os custos de eliminação do lodo vermelho, já seria rentável com 35% de óxido de ferro extraído no processo", afirmam os pesquisadores, ressaltando que "são estimativas conservadoras".
O desafio do hidrogênio verde
O diretor do Instituto Max Planck afirma que "agora cabe à indústria decidir se usará a redução do lodo vermelho por plasma para obter ferro", mas pode ser que a situação não seja tão simples, levando em conta que a indústria energética ainda precisa avançar para que o hidrogênio verde seja uma fonte energética potente.
A Associação Europeia do Aço já apontou, há alguns anos, que, para descarbonizar a indústria, precisamos produzir muito mais toneladas de hidrogênio verde. Eles afirmaram que seriam necessárias 5,5 milhões de toneladas de hidrogênio para que a produção de aço na União Europeia fosse "verde", mas atualmente a produção de hidrogênio é de pouco mais de 100 milhões de toneladas, incluindo hidrogênio verde… e de outras fontes.
Portanto, o gargalo não está em saber como fabricar "aço verde", mas em ter mais hidrogênio verde para que tudo isso faça sentido.
Imagens| Nature, Gobierno de Hungría, Alfred T. Palmer, Ra Boe
Ver 0 Comentários