Impacto do gás natural no contexto de baixo carbono da siderurgia brasileira
Natural gas impacts on the low carbon context of brazilian steelmaking industry
Jean Philippe Santos Gherardi de Alencar
Resumo
As mudanças climáticas têm sido debatidas de forma abrangente no mundo todo e isso tem colocado pressão na indústria siderúrgica. Muitas alternativas tecnológicas vêm sendo apresentadas e testadas a fim de se reduzir a emissão de gases de efeito estufa. Concomitante a isso, o Brasil vive uma expectativa de maiores investimentos na cadeia do gás natural, que podem aumentar a produção e reduzir os custos de maneira significativa. Este avaliou o impacto da utilização do Gás Natural na matriz siderúrgica tanto da rota Alto-Forno quanto da rota de Redução Direta, fazendo um comparativo econômico e ambiental entre diferentes casos. Notou-se que os artifícios de uso de gás natural e otimização da carga metálica auxiliam na redução das emissões. No cenário de preços avaliado, essas substituições também trouxeram redução no custo do aço. A rota de Redução Direta referência nas simulações apresentou um fator de emissão muito menor que a rota base Alto-Forno, porém seu custo de aço foi superior. Cenários em que o preço do gás natural alcance 2,5 $/MMBTU ou exista uma compensação financeira para emissões de CO2, a rota de Redução Direta pode ser economicamente tão competitiva quanto Alto-Forno no Brasil.
Palavras-chave
Abstract
Climate change has been widely discussed worldwide and this has put pressure on the steel industry. Many technologies have been developed in order to avoid greenhouse gases emissions. Concomitant to this, Brazil is expecting greater investments in the natural gas supply chain, which can increase production and significantly reduce costs. This work evaluated the impact of Natural Gas in the steelmaking matrix of both routes: Blast Furnace and Direct Reduction, raising an economic and environmental comparison between different cases. It was noted that aspects such as natural gas usage and metallic burden optimization help to reduce emissions. Based on the prices estimated, these substitutions also brought a reduction in the steel costs. The Direct Reduction route showed a much lower emission factor than the Blast Furnace reference route, but its cost was higher. Scenarios considering natural gas costs at 2.5 $/MMBTU or financial compensations for CO2 emissions, the Direct Reduction route can be economically as competitive as Blast Furnace in Brazil.
Keywords
Referências
1 O’Neill BC, Carter TR, Ebi K, Harrison PA, Kemp-Benedict E, Kok K, et al. Achievements and needs for the climate change scenario framework. Nature Climate Change. 2020;10:1074-1084.
2 United Nations. Climate Change. The Paris Agreement [Internet]. 2017 [acesso em 20 maio 2020]. Disponível em: https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement/the-paris-agreement.
3 La Rovere EL. The potential contribution of emerging economies to stop dangerous climate change. The case of Brazil. Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change. 2020;11(1):e614.
4 International Carbon Action Partnership. ETS Map [Internet]. 2019 [acesso em 20 maio 2020]. Disponível em: https://icapcarbonaction.com/en/ets-map?etsid=79.
5 Confederação Nacional da Indústria. A precificação de carbono e os impactos na competitividade da cadeia de valor da indústria. Brasília – CNI; 2020. 41 p. 6 FGV. Seminário final PMR Brasil: Contribuições para uma proposta de precificação de carbono no País [Internet]. 2020 [acesso em 20 dez. 2020]. Disponível em: https://portal.fgv.br/webinar-seminario-final-pmr-brasilcontribuicoes-proposta-precificacao-carbono-pais.
7 World Steel Association. Steel’s Contribution To A Low Carbon Future And Climate Resilient Societies [Internet]. 2018 [acesso em 20 maio 2020]. Disponível em: https://www.worldsteel.org/en/dam/jcr:7ec64bc1-c51c-439b-84b8- 94496686b8c6/Position_paper_climate_2020_vfinal.pdf.
8 Conejo AN, Birat JP, Dutta A. A review of the current environmental challenges of the steel industry and its value chain. Journal of Environmental Management. 2020;259:1-9.
9 Voestalpine Group. 2019 Enviromental Statement [Internet]. 2019 [acesso 20 maio 2020]. Disponível em: https:// www.voestalpine.com/group/static/sites/group/.downloads/en/group/2019-environmental-statement.pdf.
10 Sormann A, Seftejani MN, Schenk J, Spreitzer D. Hydrogen-the way to a carbon free steelmaking. AdMet; 2018.
11 Smil V. Still the iron age: iron and steel in the modern world. Butterworth-Heinemann. 2016
12 Arens M, Worrell E, Eichhammer W, Hasanbeigi A, Zhang Q. Pathways to a low-carbon iron and steel industry in the medium-term- the case of Germany. Journal of Cleaner Production. 2017;163:84-98.
13 Hille V, Redenius A. SALCOS–schrittweise, flexible Dekarbonisierung auf basis bewährter Technologie. Stahl und Eisen. 2018;138(11):95-101.
14 Dorndorf M, Duarte P, Argenta P, Maggiolino S, Marcozzi M. Transforming the steelmaking process. Steel Times International. 2018;42(7):29-32.
15 Warner NA. Zero CO2 steelmaking in a future low carbon economy. 1. Energy conservation in smelting hematite ore directly to refined iron slab. Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2018;127(2):73-83.
16 César A, Veras TS, Mozer TS, Santos DCRM, Conejero MA. Hydrogen productive chain in Brazil: An analysis of the competitiveness’ drivers. Journal of Cleaner Production. 2019;207:751-763.
17 Hydrogen Council. Path to hydrogen competitiveness [Internet]. 2020 [acesso em 20 maio 2020]. Disponível em: https://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2020/01/Path-to-Hydrogen-Competitiveness_Full-Study-1.pdf.
18 Pinto RGD, Szklo AS, Rathmann R. CO2 emissions mitigation strategy in the Brazilian iron and steel sector–From structural to intensity effects. Energy Policy. 2018;114:380-393.
19 CNI. Uma análise da nova lei do gás à luz do interesse público. Confederação Nacional da Indústria. Brasília: CNI; 2020. 72 p.
20 Santos EM, Peyerl D, Netto ALA. Oportunidades e desafios do gás natural e do gás natural liquefeito no Brasil [recurso eletrônico]. 1. ed. Rio de Janeiro: Letra Capital; 2020.
21 Castro LFA, Tavares RP, Morelato AP. Injeção de carvão pulverizado nas ventaneiras do alto-forno. Belo Horizonte: Convênio entre USIMINAS e Fundação Christiano Ottoni, Demet, UFMG; 1997. 173 p.
22 Okosun T, Nielson S, D’Alessio J, Ray S, Street S, Zhou C. On the impacts of pre-heated natural gas injection in blast furnaces. Processes. 2020; 8(7):771.
23 Jampani M, Gibson J, Pistorius PC. Increased use of natural gas in blast furnace ironmaking: mass and energy balance calculations. Metallurgical and Materials Transactions. B, Process Metallurgy and Materials Processing Science. 2019;50(3):1290-1299.
24 S&P Global. Preços do aço Platts SBB. Brasil – Doméstico [Internet]. 2021 [acesso em 19 jan. 2021]. Disponível em: https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/commodities/metals.
25 Associação Brasileira de Grandes Consumidores Industriais de Energia e de Consumidores Livres. Os impactos dos preços da energia elétrica e do gás natural no crescimento e desenvolvimento econômico. Estudo realizado em parceria com Ex Ante Consultoria Econômica. Brasília: ABRACE; 2019.
26 Gomes I. Novo mercado e impactos no preço do gás natural. FGV ENERGIA Caderno Opinião [Internet]. 2019 [acesso em 19 jan. 2021]. Disponível em: https://fgvenergia.fgv.br/sites/fgvenergia.fgv.br/files/coluna_opiniao_-_novos_ mercados_-_ieda_gomes_0.pdf.
27 Wolrd Bank Group. Commodity Markets Outlook [Internet]. 2020 [acesso em 19 jan. 2021]. Disponível em: https:// openknowledge.worldbank.org/bitstream/handle/10986/34621/CMO-October-2020.pdf.
28 S&P Global. Platts Steel Data and Analysis [Internet]. 2021 [acesso em 19 jan. 2021]. Disponível em: https://www. spglobal.com/platts/en/products-services/metals/steel-data-and-analysis.
29 CRU. Cost Analysis Tool [Internet]. 2020 [acesso em 20 maio 2020]. Disponível em: https://www.crugroup.com/ analysis/cost-analysis-tool/.
30 Cárdenas JGG, Conejo NA, Gnechi GG. Optimization of energy consumption in electric furnaces operated with 100% DRI. Metal. 2007;2007:1-7.
31 Kirschen M, Badr K, Pfeifer H. Influence of direct reduced iron on the energy balance of the electric arc furnace in steel industry. Energy. 2011;36(10):6146-6155.
32 Pauluzzi D, Martinis A. Sustainable decrease of CO2 emissions in the steelmaking industry by means of the energiron direct reduction technology. AISTech. 2018:1-7.
33 Rammer B, Millner R, Boehm C. Comparing the CO2 emissions of different steelmaking routes. BHM. Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. 2017;162(1):7-13.
34 Brasil. Ministério da Ciência. Tecnologia e Inovações. Fator médio – Inventários Corporativos [Internet]. 2021 [acesso em 09 fev. 2021]. Disponível em: https://antigo.mctic.gov.br/mctic/opencms/ciencia/SEPED/clima/textogeral/ emissao_corporativos.html.
35 Ohno H, Matsubae K, Nakajima K, Kondo Y, Nakamura S, Fukushima Y, Nagasaka T. Optimal recycling of steel scrap and alloying elements: input-output based linear programming method with its application to end-of-life vehicles in Japan. Environmental Science & Technology. 2017;51(22):13086-13094.
36 Haupt M, Vadenbo C, Zeltner C, Hellweg S. Influence of input‐scrap quality on the environmental impact of secondary steel production. Journal of Industrial Ecology. 2017;21(2):391-401. secondary steel production. Journal of Industrial Ecology. 2017;21(2):391-401.
37 CEBDS. Posicionamento Empresarial sobre o Artigo 6 do Acordo de Paris [Internet]. 2020 [acesso em 19 jan. 2021]. Disponível em: https://cebds.org/publicacoes/posicionamento-empresarial-sobre-o-artigo-6-do-acordo-de-paris/#. YBgzg-hKjIV/.
Submetido em:
15/12/2022
Aceito em:
15/05/2024