SiL O consumo energético do carvão vegetal no contexto das mudanças climáticas [manuscrito]: uma abordagem do setor siderúrgico mineiro. O consumo energético do carvão vegetal no contexto das mudanças climáticas: uma abordagem da siderurgia mineira.
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
Objetivo geral
Objetivos específicos
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Carvão vegetal aplicado à siderurgia
A Injeção de Carvão Pulverizado (PCI) apresenta-se como uma excelente alternativa tecnológica para o aproveitamento desses finos de carvão (BARBIERI, 2013). No Brasil, o setor de produção de carvão vegetal teve seu início em meados do século XVIII no estado de Minas Gerais.
A biomassa aplicada à siderurgia
O crescimento e domínio desse insumo levaram nosso país a liderar o ranking mundial na produção e utilização de carvão vegetal no setor industrial. Outras fontes de madeira legal para a produção de carvão vegetal são os resíduos das serrarias e o desmatamento legal para expansão da fronteira agrícola.
O uso do eucalipto na produção do carvão vegetal
- As plantações de eucalipto e o meio ambiente
- Aspectos econômicos e eficiência da produção do carvão vegetal
- Aspectos sociais da produção do carvão vegetal em carvoarias artesanais
No entanto, alguns sistemas e adaptações podem ser adotados para melhorar os aspectos ambientais e econômicos e proporcionar melhores condições de trabalho na produção de carvão vegetal. Os processos industriais de produção de carvão vegetal apresentam um processo mais estruturado, controlado e com melhor rendimento gravimétrico do que os processos artesanais. Forno de Superfície: Fornos de superfície, conforme ilustrado na Figura 7, são amplamente utilizados por grandes carvoarias no Brasil para produzir carvão vegetal principalmente para a indústria siderúrgica (produção industrial).
Portanto, a cada ano, esses fornos podem produzir individualmente cerca de 750 a 2.000 toneladas de carvão vegetal (CGEE, 2015). Controle adequado do processo de carbonização, o que facilita a obtenção do carvão de acordo com as especificações do cliente; Do ponto de vista econômico e de eficiência, é importante destacar as perdas no processo de produção do carvão.
O pó de carvão, por exemplo, é um subproduto indesejado da produção de aço e é proveniente da degradação do carvão vegetal durante o processo de abastecimento dos altos-fornos. Com relação à fragilidade do carvão vegetal, o trabalho de Oliveira (1977) menciona que o carvão fino é gerado nas etapas do processo de produção do carvão vegetal (produção nas carvoarias, carregamento e transporte, armazenamento e peneiramento) até sua utilização. Por outro lado, é importante avaliar as condições de trabalho e saúde dos carvoeiros artesanais, pois o Brasil é o maior produtor de carvão vegetal do mundo, com cerca de 350.000 trabalhadores envolvidos na produção e transporte desse insumo (KATO et al . ., 2004).
Aspectos ambientais da produção do carvão vegetal
- O clima e as mudanças climáticas
- As emissões de CO 2 e o setor siderúrgico
As condições climáticas de uma região mudam dia a dia e o clima do planeta muda ao longo de anos, décadas, séculos, milênios e um período correspondente à história geológica da Terra. Alguns dos fatores que podem determinar o clima da Terra são: radiação solar incidente; a forma esférica da Terra orientada por eixos; o efeito estufa natural criado pelo vapor de água e outros gases; os diversos processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem na atmosfera como, por exemplo, os ciclos biogeoquímicos (ciclo da água, ciclo do carbono, balanço energético); a rotação da Terra, que modifica a circulação térmica da atmosfera e dos oceanos; a divisão dos continentes; além disso, o resultado da ação do homem na natureza (BUREAU OF METEOROLOGY, 2003). As variações naturais, bem documentadas, mostram a variação da órbita da Terra e, consequentemente, variações na incidência solar.
Não há evidências atuais de mudanças na taxa de rotação da Terra que demonstrem qualquer mudança no clima. As alterações na topografia terrestre e marítima, resultantes de processos geológicos, condicionam a dispersão e a absorção da radiação solar, constituindo uma barreira física à recirculação da atmosfera e dos oceanos. Um dos gases de efeito estufa mais importantes, o dióxido de carbono (CO2), também conhecido como dióxido de carbono, é um gás incolor e inodoro que faz parte da Terra desde que ela teve uma atmosfera.
A temperatura média da Terra também pode ser alterada pelo aumento da quantidade de material particulado na atmosfera, mas os efeitos são pequenos devido ao pouco tempo que as partículas permanecem na atmosfera em relação aos gases (DE NEVERS, 2000).
Novas tecnologias para produção de carvão vegetal
Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (UNFCCC), em 2016, as emissões de CO2 da produção de ferro e aço representaram 91% das emissões do setor metalúrgico, sendo a maior parte proveniente da produção de ferro-gusa nos altos-fornos. Pelo contrário, a falta de dados recorrentes atualizados com indicadores e resultados de políticas não contribui para o envolvimento do governo na implementação de políticas e a falta de análise de impacto não permite correção de anomalias e mudança de curso de ação (SPERANZA, et al., 2017 ). ). Em termos de composição química, a madeira madura é formada por uma mistura de polímeros, composta principalmente por carboidratos (holocelulose), lignina, extrativos e elementos minerais, sendo os teores de lignina e extrativos de grande importância energética (MORAIS et al., 2015). .
Dessa forma, a mudança na tecnologia de micro-ondas eliminará a poluição existente no processo convencional e produzirá energia limpa e renovável (MORAIS et al., 2015). Essa tecnologia é uma boa alternativa para melhor aproveitamento da biomassa florestal para a produção de carvão vegetal. No estado de Minas Gerais, assim como no país, existe um potencial muito grande de aproveitamento da energia proveniente do processo de produção do carvão.
Essa tecnologia pode contribuir muito para a redução da cadeia produtiva do ferro-gusa no Brasil, além da possibilidade de geração de coprodutos como o bio-óleo, utilizado para produção de energia (MORAIS et al., 2015).
Processo siderúrgico usando o alto-forno a carvão vegetal
Os aportes não serão apenas no âmbito da possibilidade de geração de excedentes por tonelada de carvão produzida, mas para o meio ambiente e para a qualidade de vida das pessoas envolvidas em sua cadeia produtiva. Zona de gotejamento: região onde o metal e a escória, já na forma líquida, escoam a montante com os gases através de uma pilha de coque (ou carvão) parcialmente reagido, logo abaixo da zona coesiva, que fornece o coque para combustão nas ventaneiras (coque ativo). . zona) e para o homem morto (zona estagnada de coque). Zona de combustão: região onde ocorre a combustão do coque na zona ativa com o oxigênio do ar soprado.
É uma cavidade na frente dos ventiladores formada pela ação do jato de ar, na qual as partículas granuladas de coque têm movimento circular e são queimadas, gerando gás redutor e energia. Zona de cadinho: Esta região é formada pelo empilhamento do coque de homem morto com o ferro-gusa e escória pingando da zona de amolecimento e fusão. A carga introduzida no topo, ao entrar em contato com o fluxo de gás ascendente, sofre secagem.
Deve-se notar que o carbonato de cálcio se decompõe em temperaturas em torno de 900oC e o carbonato de magnésio se decompõe em temperaturas em torno de 650oC.
METODOLOGIA
- Emissões de carbono na siderurgia em Minas Gerais: estimativa e análise
- Fatores de emissão de carbono
- Balanço de CO 2 no ciclo de fabricação do ferro gusa a carvão vegetal
- Emissões de CO 2 na carbonização da madeira
- Emissão de CO 2 na rota produtiva utilizando alto-forno
- Fixação de CO 2 nas florestas de eucalipto
- Balanço de CO 2 no ciclo de fabricação do ferro-gusa
- Emissões de CO 2 pela produção de gusa por carvão mineral x emissões de CO 2 pela produção
- Análise dos impactos causados pela supressão de mata nativa para o plantio de Eucalipto
Neste trabalho, foi utilizada a proposta do IPCC (2019) para medir as emissões atmosféricas de CO2 utilizando carvão e carvão vegetal na produção de ferro-gusa. Conforme já mencionado, o fator de emissão é de 1,35 toneladas de CO2 para cada tonelada de ferro-gusa produzida de acordo com o IPCC (2019). A Figura 16 mostra os resultados verificados para as emissões de CO2 no ciclo de fabricação do ferro-gusa (abrangendo a carbonização da madeira, produção do ferro-gusa no alto-forno e também o sequestro de CO2 nos eucaliptos plantados) que é um esquema do balanço de emissões para a produção de ferro-gusa a partir do carvão vegetal de florestas plantadas.
Assim, em 2020, foram liberados 4.014 Mt CO2 pela produção de ferro-gusa a carvão vegetal no estado de Minas Gerais, enquanto 3,73 Mt CO2 foram plantados por eucaliptos. Utilizando os fatores de emissão de CO2 e a metodologia definida pela WorldSteel, será aqui apresentado com o objetivo de fazer comparações, e tendo em conta a produção do ano de 2020, o cálculo das emissões de CO2 das duas diferentes rotas tecnológicas para a produção de suínos ferro no estado de Minas Gerais, a saber: aço a coque e aço a carvão vegetal. Assim, considerando esta metodologia apenas no ano de 2020, 21 milhões de toneladas de CO2 foram lançadas na atmosfera apenas pela produção de ferro-gusa a coque no estado de Minas Gerais.
Um ponto positivo da produção de ferro-gusa a partir do carvão para as empresas é que as emissões de CO2 na produção de ferro-gusa não contam para o total de emissões de CO2.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A substituição de um combustível de alta emissão de gases de efeito estufa por um combustível menos poluente é um dos procedimentos de produção mais limpa, pois se propõe a substituir a matéria-prima para reduzir o impacto ambiental causado pelo processo industrial. A troca de combustível para minimizar o impacto ambiental das atividades industriais é registrada pela ONU como um Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, vinculado ao Protocolo de Quioto (BOICO, 2013). Pode-se citar que no campo tecnológico, grande parte da produção de carvão não evoluiu nos últimos séculos, devido a vários motivos como a falta de organização do setor, pouco investimento em pesquisa e apoio técnico por parte do governo.
A localização geográfica descentralizada do carvão, baixo nível de conhecimento técnico e profissionalização, e o transporte do produto muitas vezes é realizado com veículos não específicos para esse fim ainda podem ser citados como fatores (SABLOWSKI, 2008). No cenário ambiental, a produção de carvão é essencial para o desmatamento, monocultura, geração de resíduos sólidos e poluição atmosférica. Ressalta-se que o objetivo deste trabalho não é propor ou promover o uso de apenas uma fonte de energia na siderurgia, pois isso poderia, entre outras coisas, ameaçar a segurança energética do setor.
Além disso, a dependência externa do Brasil do carvão seria reduzida, uma vez que o carvão para consumo industrial é totalmente importado devido à qualidade do carvão mineral brasileiro.
CONCLUSÃO
Impactos socioambientais da produção de carvão vegetal no norte de Minas Gerais: o caso de Montezuma. Altos fornos sustentáveis: o mercado de carbono no Brasil com foco na produção de ferro-gusa a partir do carvão vegetal de eucalipto. Processo de trabalho e saúde do trabalhador na produção artesanal de carvão vegetal em Minas Gerais, Brasil.
Análise da injeção conjunta de carvão pulverizado e carvão mineral nacional com base em balanços e modelo CFD. Emissão de gases de efeito estufa na produção e uso de carvão vegetal na siderurgia. Avaliação ambiental da indústria siderúrgica não-carbono no estado de Minas Gerais.
A utilização do carvão mineral na produção de ferro-gusa como contribuição para a redução das emissões de gás carbônico: avaliação para o setor siderúrgico mineiro.
