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Valorização do produto ao longo das etapas produtivas

Assim como a natureza exerce a organização natural de estruturas hierárquicas a partir da degradação da energia, o setor industrial, da mesma maneira, exerce a organização de estruturas a fim de aumentar sua capacidade de transformação para realização de trabalhos necessários ao funcionamento da sociedade atual. A sustentabilidade da indústria está diretamente relacionada com a maneira na qual os insumos são utilizados, a disposição das emissões para o meio ambiente e a valoração dos produtos e subprodutos.

A metodologia aqui desenvolvida proporcionou a quantificação do potencial de melhoria exergética e o grau de desorganização que os processos industriais analisados causaram ao meio ambiente. Nos processos onde há predominância de reações químicas, os balanços de exergia foram suficientes para evidenciar a valoração sustentável dos produtos. Aprofundou-se a análise com ajuda da Teoria do Custo Exergético para explicitar o valor agregado aos produtos dos processos de laminação e tratamento térmico.

Ainda, seguindo a tendência mundiais de busca por parâmetros que indiquem a sustentabilidade, a metodologia proporcionou um índice de sustentabilidade baseado na valorização exergética dos produtos e subprodutos. O índice de sustentabilidade proposto, considerando um cenário futuro de valorização monetária de bens baseada em conceitos que refletem a sustentabilidade.

5.8 Conclusão

O balanço de massa foi analisado e utilizado como aferição do modelo. Quantificou-se o fluxo de massa de carbono e constatou-se que:

 A principal fonte de carbono da VMB é o dióxido de carbono absorvido pelas árvores.  O consumo total de carbono da VMB foi de 744 kg de C/tab.

 A utilização do gás de alto-forno como combustível na Usina Barreiro evita o consumo adicional de 342 kg de C/tab.

 O carbono presente nos gases de carbonização é cerca de 43,4 kg de C/tab e pode ser aproveitado para secagem da madeira e até geração de energia elétrica.

 Há um potencial energético de 65,7 kg de C/tab, otimizando o consumo de gás de alto- forno e iniciando o consumo de gás de L.D. na Usina Barreiro.

A análise energética permitiu verificar que o consumo específico da Usina Barreiro, que é cerca de 20,7 GJ/tab, é da mesma ordem de grandeza que os valores encontrados na literatura referenciada. Da mesma forma, os consumos específicos dos processos de redução, refino e laminação também são da mesma ordem de grandeza de consumos de processos similares encontrados na literatura referenciada entretanto, há um potencial de melhoria de cerca de 5,7 GJ/tab e 1,3 para os processos de redução e refino, respectivamente. Atualmente, constata-se, uma mobilização mundial em relação às práticas de eficiência energética após anos de evidente relegação do assunto pela indústria. Adotando-se boas práticas de eficiência energética, a Usina estudada apresenta um potencial de economia de energia primária da ordem de 3 GJ/tab.

As comparações com trabalhos similares da literatura referenciada, conforme exposto na Revisão Bibliográfica, visaram à verificação da coerência entre as ordens de grandeza dos valores, posto que a eficiência energética está intimamente ligada à seqüência de processos de fabricação e à tecnologia utilizada, além da particularidade da Usina aqui estudada ser a carvão vegetal, o que não é uma prática entre as empresas brasileiras de grande porte do setor.

Realizou-se a análise exergética considerando os aspectos de sustentabilidade dos recursos consumidos na indústria. Foram analisadas as eficiências exergéticas dos processos e as origens das irreversibilidades. Os processos de carbonização, redução e refino são processos cujas reações químicas prevalecem sobre as demais, caracterizando-os como processos necessários para obtenção de produtos intermediários com capacidade de transformação adequada as etapas de fabricação subseqüentes. Os processos de laminação, trefilação e fábrica de luvas são processos nos quais há predominância de conformações mecânicas e tratamentos térmicos, cujo foco prioritário é agregar características ao produto final para que este desempenhe trabalhos específicos na sociedade como, por exemplo, perfuração de poços de petróleo no oceano.

A eficiência exergética da Usina é da ordem de 43%. A eficiência exergética da VMB é da ordem de 5% devido à baixa eficiência da fotossíntese, que é um processo indispensável para a manutenção da vida no planeta. As causas da baixa eficiência da fotossíntese ainda não são bem conhecidas no meio científico. A eficiência exergética da VMB, desconsiderando o plantio das árvores é da ordem de 38%.

As ineficiências dos processos industriais foram quantificadas e identificou-se a origem das irreversibilidades. Devido a processos que ocorrem em altas temperaturas e às várias etapas de aquecimento e resfriamento de materiais, a eficiência dos processos térmicos é o principal fator relacionado à geração das irreversibilidades.

Sugeriram-se ações para identificação e redução das irreversibilidades em uma usina existente, destacando a necessidade de uma análise caso a caso para a avaliação das parcelas intrínsecas e evitáveis das irreveversibilidades.

As irreversibilidades da Usina Barreiro foram comparadas às irreversibilidades de usinas siderúrgicas integradas e encontrou-se um potencial de redução de até 2 GJ/tab. Considerando apenas o VC do Ferro Gusa, as irreversibilidades podem ser reduzidas em até 3 GJ/t de ferro-gusa líquido sem mudança de tecnologia.

Com a ajuda da Teoria do Custo Exergético (TCE) foram quantificados os custos exergéticos e exergoeconômicos do ferro-gusa, barras de aço, tubos de aço sem costura laminados e tubos de aço sem costura laminados e tratados termicamente. Para o cenário atual, concluiu-se que:

 A variação dos custos exergoeconômicos unitários das matérias-primas e dos subprodutos indica que não há padronização.

 A variação dos custos exergoeconômicos unitários dos energéticos indica que há uma certa padronização.

 Há um potencial para avaliação da aplicação dos subprodutos e melhor adequação do seu uso à sua capacidade de transformação (exergia).

 O custo exergético do tubo_tt é 5,2 GJ, ou seja, são necessários 5,2 GJ para fabricação de 1 GJ de tubo_tt. Cerca de 90% desse custo é proveniente do consumo de carvão vegetal, finos de carvão, gás de alto-forno, gás natural e energia elétrica, indicando que a melhoria dos processos onde há o consumo desses insumos resultará em um impacto significativo no custo exergoeconômico do tubo_tt.

 Os insumos cujo custo exergoeconômico são os mais altos dos processos, isto é, argônio, pelotas, minério de ferro, oxigênio, nitrogênio e quartzo, têm uma participação irrisória no custo exergético do tubo_tt, indicando que o impacto de melhorias nos processos nos quais esses insumos estão envolvidos não é tão significativa quanto no caso do item anterior.

Considerando um cenário futuro e tomando o conceito de exergia como um parâmetro de sustentabilidade, calculou-se o índice de sustentabilidade da Usina igual a -7,89%, indicando a “distância” entre a valorização dos produtos e subprodutos conforme o cenário mercadológico atual e conforme um cenário futuro na qual a valorização teria como base a exergia. Verificou-se que a aplicação da mesma metodologia para desenvolvimento de custos exergoeconômicos unitários únicos de insumos não é adequada, uma vez que estes não devem ser penalizados por irreversibilidades geradas na Usina e sim no seu processo próprio de fabricação.

Na sequência serão feitas as Considerações Finais e sugestões para desenvolvimentos de trabalhos futuros.

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A tese foi iniciada com a identificação de características inerentes ao setor siderúrgico brasileiro que é um setor de consumo intensivo de energia, cujo desafio atual é de manter-se competitivo em um cenário com demanda crescente pelo aumento da qualidade e inserido no contexo do desenvolvimento sustentável. Foram apresentados indícios de que a priorização de ações de eficiência energética vão ao encontro das soluções desses desafios.

Contudo, tradicionalmente, as indústrias siderúrgicas avaliam o uso eficiente da energia através de acompanhamento de indicadores de consumo energético específico, apesar de a análise exergética, se apresentar como uma ferramenta mais adequada para identificação dos potenciais de aumento da eficiência energética, da melhoria da qualidade dos processos e da sustentabilidade dos processos na indústria siderúrgica.

Propôs-se analisar a utilização da energia em uma usina siderúrgica integrada a carvão vegetal incluindo as unidades de mineração e produção de carvão vegetal através da análise exergética. Preliminarmente, realizou-se uma pesquisa bibliográfica destancando-se os trabalhos mais relevantes relacionados aos tópicos: análise energética do setor siderúrgico; importância do balanço de carbono na indústria siderúrgica e análise exergética incluindo exergia e sustentabilidade e termoeconomia (especificamente a TCE).

Em seguida fez-se uma breve descrição do processo produtivo, desde as matérias primas como madeira de reflorestamento e minério de ferro até o produto final, da V&M do BRASIL, na qual as análises foram realizadas. O modelo para análise foi determinado em conformidade com a estrutura organizacional da empresa. A partir daí, seguiu-se a metodologia: levantamento de dados e considerações; realização de balanços de massa, energia e exergia; mapeamento do fluxo de carbono; elaboração do diagrama de Grassmann para o VC Usina Barreiro; cálculo dos custos exergoeconômicos dos insumos, produtos e subprodutos da Usina Barreiro. A partir dos resultados, desenvolveram-se as análises energética e exergética baseando-se na literatura disponível e em conceitos de sustentabilidade.

O uso da energia na V&M do BRASIL foi idenficado e quantificado em cada etapa do processo produtivo sob perspectiva exergética. O índice de sustentabilidade associado ao custo exergético constituiu uma ferramenta consistente para o desenvolvimento da análise de valoração de bens de ponto de vista embasado na preocupação com a sustentabilidade. O trabalho apresentou limitação no que tange à análise exergética considerando aspectos metalúrgicos e de conformação mecânica, ficando esse aprofundamento como principal tópico para desenvolvimentos futuros. Sugere-se, ainda, para desenvolvimentos de trabalhos futuros:

 Elaboração de propostas de MDL a partir do fluxo de carbono.

 Verificação da viabilidade técnica e econômica para aproveitamento dos gases de carbonização, gases de L.D. e otimização do consumo do gás de alto-forno.

 Aplicação da metodologia sugerida na Análise dos Resultados para detalhamento de irreversibilidades.

 Desenvolvimento de aplicações dos subprodutos de modo a valorizar seu potencial exergético.

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