Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Descarbonização do setor siderúrgico a partir da utilização de hidrogênio: desempenho ambiental e potencial
Autor(es): ABREU, Mariana Gomes Cardoso de
Primeiro Orientador: CAPAZ, Rafael Silva
Resumo: 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.
Abstract: Due to the use of coal and the high energy demand, the steel sector represents 30% of the total emissions of greenhouse gases (GHG) in the industrial sector and around 10% of the total emissions from the energy sector. Therefore, the decarbonization of the steel sector involves changes in its processes and the energy transition of all sectors involved. The use of hydrogen (H2) in the context of steelmaking decarbonization implies its role as a reducer and as fuel. Aiming the potential for reducing GHG in steelmaking, considering the use of H2 as a reducer, conventional steel routes were compared under two aspects: environmental performance and current and future potential for the use of H2. First, the carbon footprint was estimated, in a life cycle analysis (LCA) using IPCC method, ECOINVENT data in comparison to GHG protocol, considering 3 scenarios in Brazilian conditions: steelmaking using coke (Scenario 1), steelmaking using charcoal (Scenario 2) and the direct reduction route with gray and green H2 (Scenario 3). Second, trends in the steel sector were discussed based on sectoral and corporate reports from the biggest players. When discussing the results, Scenario 2 resulted in 51% less GHG emissions than Scenario 1. Scenario 3, with gray H2, implied 65% less emissions than Scenario 1 and, with green H2, the result was 89% less. Benefits have been realized in using LCA to calculate carbon footprint. Furthermore, it was possible to identify advantages of the Brazilian context regarding the pioneering use of charcoal in steelmaking and the 80% share of renewable energy in the country's electricity mix. Evaluating the decarbonization plans, 54% cite H2 as a step to be taken to meet the targets, but just 31% mention the investment in direct reduction with H2 reducer. Despite the prospects for decarbonizing the steel industry pointing to disruptive technologies, it is unanimous that the first step should be the best available techniques for existing scenarios, the energy efficiency, the preference for renewable energies and incentives for research and technology.
Palavras-chave: Descarbonização
Siderurgia
Hidrogênio redutor
Hidrogênio combustível
Análise de ciclo de vida
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IRN - Instituto de Recursos Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3940
Data do documento: 24-Ago-2023
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