Descarbonização do setor siderúrgico a partir da utilização de hidrogênio: desempenho ambiental e potencial

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: ABREU, Mariana Gomes Cardoso de
• Orientador(a): CAPAZ, Rafael Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos
• Departamento: IRN - Instituto de Recursos Naturais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Descarbonização; Siderurgia; Hidrogênio redutor; Hidrogênio combustível; Análise de ciclo de vida
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3940

Devido ao uso de carvão mineral e à alta demanda energética, o setor siderúrgico representa 30% das emissões totais de gases de efeito estufa (GEE) do setor industrial e em torno de 10% das emissões totais do setor energético. Logo, a descarbonização do setor siderúrgico envolve mudanças em seus processos e transição energética de todos os setores envolvidos. O uso do gás hidrogênio (H2) no contexto da descarbonização siderúrgica destaca-se pela atuação como redutor da carga ferrífera e como combustível. Objetivando discutir o potencial de redução de GEE na produção de aço, considerando o uso do H2 como redutor, foram comparadas rotas siderúrgicas sob dois aspectos: desempenho ambiental e potencial atual e futuro do uso do H2. No primeiro, calculou-se a pegada de carbono do aço, a partir da análise ciclo de vida (ACV) com metodologia IPCC e uso da base de dados ECOINVENT, em comparação com o GHG Protocol, considerando 3 cenários em condições brasileiras: a produção do aço a coque mineral (1), a produção do aço a carvão vegetal (2) e a rota de redução direta com H2 redutor (3). Ainda, as tendências do setor siderúrgico foram discutidas a partir dos relatórios setoriais e corporativos dos líderes do mercado. Na discussão dos resultados, o Cenário 2 resultou em 41,8% menos emissões de GEE que o Cenário 1. Já o Cenário 3, com H2 cinza, implicou em 57,8% menos emissões que o Cenário 1 e, com H2 verde, o resultado foi 87,3% menos. O cálculo da pegada de carbono via ACV foi considerado mais apropriado à realidade de produção do aço em comparação aos outros métodos citados. Ainda, foi possível identificar vantagens do contexto brasileiro acerca do pioneirismo na utilização de carvão vegetal para produzir aço e na contribuição de 80% de energias renováveis da matriz elétrica do país. Na avaliação dos planos de descarbonização, 54% mencionam o H2 como um passo a ser dado para a descarbonização, porém 31% sugerem investimento em redução direta com H2 redutor. Apesar das projeções de descarbonização da siderurgia apontarem para tecnologias disruptivas, é unânime que os primeiros passos serão pelas melhores técnicas disponíveis para os cenários já existentes, eficiência energética, preferência pelas energias renováveis e incentivo à pesquisa e desenvolvimento tecnológico.