Turbinas eólicas, máquinas de lavar, arranhões e navios têm uma coisa em comum: o aço. Forte, durável e reciclável, essa liga de ferro e carbono é um dos materiais de fabricação mais comuns do mundo.
Mas a indústria do aço também é uma das mais poluentes, respondendo por 7% a 9% das emissões globais de dióxido de carbono, de acordo com a World Steel Association (associação mundial do aço).
A principal forma de se produzir aço hoje —convertendo minério de ferro em ferro e depois em aço, dentro de altos-fornos usando carvão coque como combustível— bombeia grandes quantidades de gás para a atmosfera. Este método emite cerca de 2 toneladas de CO₂ para cada tonelada de aço produzida.
Como resultado, as siderúrgicas e as partes interessadas do setor estão correndo para encontrar maneiras de reduzir sua pegada de carbono, incluindo investir na captura dessas emissões de carbono.
Mas há muito tempo atrás estão nossos fornos elétricos a arco, que derretem aço reciclado ou sucata e oferecem a maior redução única de emissões.
Na última análise, para chegar o mais perto possível da neutralidade de carbono, a ambição é usar esses novos fornos em combinação com as usinas de ferro reduzido direto (DRI, na sigla em inglês).
Eles podem ser operados com gás natural —ou, idealmente, hidrogênio verde— e produzidos um tipo de ferro que pode ir para um forno elétrico a arco para fazer novo aço.
COMO FUNCIONA?
Um forno elétrico a arco derrete sucata ou aço reciclado em vez de converter matérias-primas, principalmente minério de ferro, como em um alto-forno. Esse método pode ser usado até 100% de sucata.
O forno elétrico a arco funciona gerando um arco elétrico de alta temperatura entre eletrodos de grafite, usando eletricidade como fonte de energia. Esse arco —quase como um raio— derrete a sucata dentro de um grande recipiente revestido de material refratário transformando-a em aço puro.
QUAIS SÃO OS PRÓS E CONTRAS?
Os fornos elétricos de arco são muito menores e mais flexíveis do que os altos-fornos usados na fabricação tradicional de aço. A construção deles também é muito mais barata. Como usar eletricidade para derreter a sucata, aço fazer usando um EAF (na sigla em inglês) pode reduzir as emissões em 75% a 80% em comparação com um alto-forno.
Mas existem desafios importantes. Os suprimentos globais de sucata são limitados e nem sempre podem produzir a qualidade de aço necessária para determinadas aplicações, como carros.
A qualidade da sucata é outro obstáculo —é difícil remover impurezas dela, especialmente do cobre, então serão necessários melhores métodos de classificação e reciclagem.
O custo da eletricidade é outro desafio, especialmente em países como o Reino Unido, onde os preços são altos, assim como a entrega das vastas quantidades de energia limpa que serão permitidas.
ISSO FAZ DIFERENÇA?
Cada vez mais fornos elétricos a arco estão entrando em operação. No ano passado, 43% das novas instalações de produção de aço planejadas eram baseadas na tecnologia EAF, enquanto 57% ainda seriam via fornos a carvão, de acordo com o Monitor Global de Energia.
Isso representou um progresso em relação ao ano anterior, quando apenas 33% da capacidade prevista estava programada para usar EAF.
Apesar dessa mudança, o setor ainda é necessário para limitar o aquecimento global a 1,5°C acima dos níveis pré-industriais, conforme determinado pelo Acordo de Paris.
O cenário de zerar as emissões de carbono líquidas até 2050 da Agência Internacional de Energia prevê que mais da metade (53%) da capacidade de produção de aço use EAF até 2050. Mas, de acordo com os planos atuais, apenas 32% da capacidade total usará EAFs até lá, de acordo com o Monitor Global de Energia.
Dependerá muito da China. O país responde por cerca de 62% das emissões globais geradas pela produção do aço e, sem progressos substanciais lá, os esforços do resto do mundo para colocar o setor no caminho do zero líquido deixarão a desejar.
JÁ ESTÁ DISPONÍVEL?
Os fornos elétricos de arco são uma tecnologia madura e usados ao redor do mundo há décadas. Eles já são uma forma dominante de produção de aço nos EUA. Hoje, os fornos desse tipo são responsáveis por cerca de 29% da produção global.
A produção via eletricidade é cada vez mais considerada como a rota preferida para muitos produtores tradicionais reduzindo suas emissões.
Dados os limites em torno do adequado de sucata, também há um forte impulso para que o setor invista na tecnologia do chamado ferro reduzido direto (DRI), a ser usado em combinação com os fornos elétricos.
Uma usina de DRI normalmente usa gás natural em vez de carvão coque para reduzir a concentração de ferro. O produto resultante, chamado ferro esponja, pode então ser usado em um forno elétrico a arco.
Na última análise, a ambição é substituir o gás natural usado nas usinas de DRI pelo hidrogênio verde feito a partir de eletricidade renovável — o que eliminaria praticamente todo o carbono do processo de produção.
Esse método permitiria a produção de aço primário —feito a partir de materiais primários em vez de sucata— e assim permitiria a fabricação de aço de graus mais elevados. Mas isso exigiria uma disponibilidade muito maior de hidrogênio verde.
QUEM GANHA E QUEM PERDE?
A mudança para fornos elétricos no arco exigirá bilhões de dólares de investimento. As siderúrgicas tradicionais disseram que é necessário apoio dos contribuintes para ajudar a pagar por essa transição.
Outro dos maiores desafios para a indústria —e para os governos— é o espectro de perdas substanciais de empregos, porque os fornos elétricos no arco são muito menos intensivos em mão de obra.
A pressão estará sobre os formuladores de políticas e outros específicos em oferecer uma “transição justa” e garantir que existam fontes de alternativas de emprego para os trabalhadores afetados.
Os vencedores serão as empresas recém-chegadas à siderurgia que não estão sobrecarregadas com infraestrutura antiga. Aquelas sediadas em regiões com acesso à energia verde barata, como na Escandinávia, Austrália ou Oriente Médio, também têm uma vantagem.
Muitas pessoas interessadas acreditam que a produção de aço será deslocada para essas regiões.
QUEM ESTÁ INVESTINDO NISSO?
Vários dos maiores grupos siderúrgicos da Europa, incluindo ArcelorMittal, Thyssenkrupp e Tata Steel, anunciaram planos para mudar dos altos-fornos para novos fornos elétricos para arco.
No entanto, muitos desses planos dependerão da obtenção de apoio dos contribuintes, garantindo que as promessas sejam cumpridas para desenvolver a necessidade de infraestrutura —como eletrolisadores para produzir hidrogênio.
A H2 Green Steel e a SSAB da Escandinávia estão entre aquelas que estão construindo fornos elétricos de arco que serão alimentados por energia renovável.