Construindo um futuro sustentável: a oportunidade do Brasil de liderar a descarbonização do aço
Tradução de: https://globalenergymonitor.org/report/forging-a-sustainable-future-brazils-opportunity-to-lead-in-steel-decarbonization/
Pontos-chave
- Reservas de minério de ferro de alta qualidade, eletricidade renovável abundante e uma força de trabalho qualificada fazem do Brasil um candidato principal para liderar a transição do aço verde na América Latina.
- O setor de energia renovável brasileiro, bem desenvolvido e em rápido crescimento, será fundamental na produção de hidrogênio verde em larga escala, necessária para impulsionar a siderurgia por meio da tecnologia de hidrogênio de baixa emissão com redução direta de ferro (DRI). O Brasil está entre os dez maiores países do mundo em operação de energia hidrelétrica, bioenergia e capacidade eólica e solar em escala de utilidade pública, além de estar entre os três primeiros em potencial capacidade solar e eólica em escala de utilidade pública.
- Apesar dos esforços para descarbonizar parcialmente a indústria siderúrgica brasileira por meio do uso de biochar em altos-fornos (BFs) e sucata em fornos elétricos a arco (EAFs), dois terços da capacidade siderúrgica operacional do Brasil continuam a depender da tecnologia de alto-forno a carvão com alto teor de emissões e forno a oxigênio básico (BF-BOF).
- As tecnologias de EAF e DRI com menores emissões são menos prevalentes no Brasil do que na maioria dos outros grandes países produtores de aço. Os EAFs representam menos de um quarto da capacidade siderúrgica do Brasil, e a capacidade de DRI é limitada a uma única usina que não está em operação no momento.
- Mais da metade das usinas de BF a carvão das maiores siderúrgicas do Brasil são relativamente novas ou recentemente reformadas e, portanto, capazes de operar até a década de 2030 sem intervenções significativas para a troca de tecnologias. Planejamento empresarial antecipado, políticas governamentais, incentivos financeiros e cooperação internacional serão cruciais para apoiar alternativas verdes.
O Brasil está bem posicionado para se tornar um líder global em ferro e aço verde, graças à sua infraestrutura industrial consolidada, reservas de minério de ferro de alta qualidade, força de trabalho qualificada com expertise em siderurgia e recursos de energia renovável incomparáveis. Além disso, um relatório de julho de 2024 da Global Efficiency Intelligence estima que o Brasil tem capacidade para produzir aço verde a um preço menor do que outras nações líderes na produção de aço. A chave para que essa possibilidade se torne realidade é o estabelecimento de políticas estratégicas e o alinhamento setorial com as metas de zero emissões líquidas do país. Sediar a COP30 em 2025 pode ser o ponto de inflexão que impulsionará o Brasil para um futuro como líder em aço verde.
Atualmente, a indústria siderúrgica brasileira depende fortemente da tecnologia de alto-forno com forno a oxigênio básico, com alta emissão de poluentes, com 76% da capacidade siderúrgica em operação utilizando fornos a arco elétrico (BF-BOF) e apenas 24% utilizando a alternativa de fornos a arco elétrico, de menor emissão. O Fórum Econômico Mundial estima que as emissões da indústria siderúrgica brasileira podem aumentar quase um terço até 2050 sem medidas proativas para impulsionar a demanda e a oferta de ferro e aço verdes. No entanto, o país poderia aproveitar seus muitos pontos fortes para embarcar em uma reformulação com foco em baixas emissões.
Para alinhar o Brasil aos esforços globais para limitar o aquecimento global a 1,5°C, será necessário um esforço conjunto tanto do governo quanto da indústria. O presidente do Brasil, Luiz Inácio Lula da Silva, articulou a importância de incluir o aço verde produzido internamente nos planos nacionais de transição energética, e o Plano Nova Indústria do Brasil , lançado em 2024, estabelece a meta de reduzir as emissões industriais de CO2 em 30% por unidade de valor agregado até 2033. Com a combinação certa de iniciativas privadas e incentivos governamentais, o Brasil pode transformar seu setor de indústria pesada em um modelo para a América Latina e o mundo.
Panorama da indústria siderúrgica do Brasil
Com 44 milhões de toneladas de capacidade operacional de aço em 21 usinas siderúrgicas, o Brasil ocupa o nono lugar na produção global e o primeiro na América Latina.
Aproximadamente três quartos da capacidade atual de produção de ferro e aço do Brasil dependem da tecnologia BF-BOF, mais antiga e com maior emissão de poluentes, que também tende a ser operada a taxas mais elevadas do que as tecnologias EAF, de menor emissão, resultando em uma participação ainda maior da produção anual utilizando BF-BOF.
O Brasil também é um dos maiores produtores e exportadores de minério de ferro, superado apenas pela Austrália . O minério de ferro é um componente importante na produção de ferro e aço, e o Brasil possui um dos minérios de ferro de mais alta qualidade do planeta, com teores de ferro variando de 60% a 67% . Minérios de alta qualidade são especialmente essenciais para o método de produção de DRI (Resíduos de Dióxido de Carbono) baseado em hidrogênio verde, com baixas emissões.
Outra característica marcante da indústria siderúrgica brasileira é o uso significativo de biochar, que tem sido adotado por diversas empresas como substituto do carvão em altos-fornos, o que pode resultar na redução das emissões de gases de efeito estufa.
Tecnologias para descarbonizar a indústria siderúrgica brasileira
O caminho mais comum e amplamente comprovado para a descarbonização da indústria siderúrgica é a substituição da tecnologia BF-BOF, baseada em carvão e com alta emissão de poluentes, por tecnologia de fornos de arco elétrico (FEA) de menor emissão, incluindo fornos de arco elétrico alimentados com sucata e ferro com redução direta. Tecnologias emergentes de baixa emissão que podem ser ainda mais eficazes no contexto brasileiro incluem a hidrólise por óxido fundido e a produção de DRI usando hidrogênio verde, ambas as quais exigem grandes quantidades de eletricidade e podem aproveitar ao máximo o excepcional potencial de energia renovável do Brasil.
Aposentadorias e conversões BF-BOF
Atualmente, as sete maiores siderúrgicas do Brasil utilizam a rota siderúrgica BF-BOF, empregando carvão em vez de biochar como seu principal agente redutor.
Coletivamente, as usinas nesta lista respondem por 87% da capacidade operacional de altos-fornos do Brasil e 72% da capacidade total de produção de aço do país . As perspectivas de conversão ou desativação iminente na maioria dessas usinas não parecem promissoras, visto que mais da metade dos altos-fornos das maiores siderúrgicas do Brasil foram repintados ou entraram em operação nos últimos um a oito anos. Normalmente, os altos-fornos precisam ser repintados a cada 17 anos , o que significa que a maior parte da frota de altos-fornos do Brasil ainda tem uma vida útil prevista de uma a duas décadas sem intervenção.
O processo de revestimento é caro, custando aproximadamente 25% a 50% de um novo forno de fusão. Esse custo poderia ajudar a impulsionar intervenções, criando um incentivo econômico para que as siderúrgicas migrem para tecnologias de forno de fusão a vapor (FEA) menos intensivas em emissões e eletricidade. Outro incentivo para a transição dos fornos de fusão a vapor é que a indústria siderúrgica brasileira depende inteiramente de coque feito de carvão importado , sem produção nacional de carvão metalúrgico . O custo do revestimento ou dos investimentos em novos fornos de fusão a vapor é insignificante em comparação com seus custos operacionais, portanto, os investimentos em aço verde só ocorrerão se as empresas considerarem seus custos operacionais competitivos em comparação aos fornos de fusão a vapor.
No entanto, as empresas precisam começar a implementar planos de transição agora, visando substituir altos-fornos por alternativas de menor emissão o mais rápido possível.
Benefícios e desvantagens do biochar em altos-fornos
Até o momento, os esforços do Brasil para descarbonizar a indústria siderúrgica nacional têm se concentrado principalmente no uso de biochar como substituto do carvão em altos-fornos. Em 2021, cerca de 11% da produção brasileira de aço era baseada em carvão vegetal derivado de biomassa, tornando o Brasil o maior produtor global de aço à base de biochar. Sete siderúrgicas brasileiras nos estados de Minas Gerais, Maranhão e Pará converteram suas operações para operar, pelo menos parcialmente, com biochar proveniente de florestas de eucalipto plantadas pela empresa. A siderúrgica brasileira Gerdau, com 250.000 hectares de floresta manejada, é a maior produtora mundial de carvão vegetal.
Algumas fontes estimam que o uso de biochar no Brasil em substituição ao carvão reduziu a intensidade de emissões do setor nos processos BF-BOF em aproximadamente 0,4 tCO2e por tonelada de aço bruto. No entanto, as estimativas de redução de emissões de carbono do biochar variam amplamente, dependendo da quantidade e da fonte de biochar utilizada e da etapa do processo em que é utilizada.
Parte do biochar usado em plantas brasileiras foi certificada por organizações respeitáveis, como a SGS (Société Générale de Surveillance) , o FSC (Forest Stewardship Council ) e o CDP (Carbon Disclosure Project ). A SGS certificou três das menores produtoras de ferro e aço do Brasil — Aço Verde do Brasil , Aperam e Vetorial — como neutras em carbono devido ao uso de biochar, e as medições de intensidade de emissões em outras siderúrgicas brasileiras que usam biochar são geralmente mais baixas do que em empresas que usam carvão em seus altos-fornos.
Do ponto de vista das emissões, se o carvão vegetal for considerado neutro em carbono, a intensidade geral de CO₂ da produção de aço BF-BOF do Brasil é a mais baixa entre os principais países produtores de aço, com 1,55 toneladas de CO₂ por tonelada de aço bruto, bem abaixo da média global de 2,0 toneladas de CO₂ por tonelada de aço bruto. No entanto, a intensidade de carbono BOF-BF do Brasil sobe para 2,10 toneladas de CO₂ por tonelada de aço bruto se o carvão vegetal não for considerado neutro em carbono.
As avaliações da neutralidade de carbono do biochar são complexas e frequentemente controversas. Embora o biochar possa reduzir as emissões diretas da produção de ferro e aço, algumas fontes de biochar podem gerar impactos significativos nas emissões a montante , devido ao desmatamento e ao processamento, anulando ou até mesmo excedendo a quantidade de emissões economizadas no processo de fabricação do aço.
Apesar dos esforços sérios do Brasil para avaliar e certificar a sustentabilidade da agricultura florestal para produção de biochar, também há o risco de que os parceiros comerciais do Brasil não aceitem o carvão vegetal como neutro em carbono no futuro — por exemplo, à medida que a UE aumenta o escrutínio da sustentabilidade da biomassa e impõe obrigações mais rigorosas de relatórios e/ou divulgação da cadeia de suprimentos.
Em última análise, a quantidade de carvão de coque que pode ser substituída por biochar em um alto-forno é limitada — a substituição parcial do carvão ainda equivale à dependência do carvão.
Transição para EAFs
Para abandonar completamente a siderurgia a carvão e descarbonizar a indústria siderúrgica, o Brasil precisará substituir a tecnologia BF-BOF pela tecnologia EAF de menor emissão. O aço produzido por meio da reciclagem em unidades EAF atingirá a menor intensidade de emissões entre todos os métodos de produção EAF, mas os EAFs alimentados com ferro de redução direta também desempenharão um papel importante no preenchimento da lacuna deixada pela oferta limitada de sucata.
Expansão do EAF baseado em sucata
Os EAFs atualmente representam apenas cerca de 24% da capacidade de produção de aço brasileira, e o número de empresas brasileiras que planejam adicionar novos EAFs em um futuro próximo é limitado. A Gerdau, principal siderúrgica de sucata do Brasil e a maior recicladora de sucata da América Latina , possui várias usinas de EAF em operação no país, respondendo por 32% da capacidade de EAF do país e 8% de sua capacidade total de operação de aço. No início de 2024, a Gerdau relatou uma intensidade de emissões de 0,86 toneladas de CO₂e por tonelada de aço produzido, refletindo o uso pesado de sucata ( aproximadamente 73% ) em suas operações de EAF, juntamente com biochar como agente redutor em suas instalações BF-BOF. A Gerdau sinalizou sua intenção de expandir as operações em sua usina de Maracanaú, na região Nordeste do Brasil, mas os detalhes sobre tecnologia e capacidade permanecem obscuros. Duas outras empresas (ArcelorMittal e Simec) têm unidades de EAF em desenvolvimento com uma capacidade total de 1.700 ttpa. A oferta
limitada e volátil de sucata provavelmente restringirá a expansão da produção de aço EAF à base de sucata no Brasil. A previsão geral é de que a oferta global de sucata fique abaixo da demanda, embora o Brasil tenha se tornado um exportador líquido de sucata em 2023 devido a uma série de fatores, incluindo a queda nas vendas domésticas de aço, motivada pela concorrência da China.
Produção nacional de ferro verde
Dadas as limitações da produção de ferro fundido por sucata, a produção de ferro por redução direta (DRI) a partir de hidrogênio desempenhará um papel importante na descarbonização da indústria siderúrgica. O DRI à base de hidrogênio alimentado em um EAF pode substituir totalmente a siderurgia BF-BOF como um processo de produção com menores emissões, mas o Brasil atualmente não possui usinas de DRI em operação. Os obstáculos ao desenvolvimento de uma indústria brasileira de DRI incluem o significativo investimento de capital para o desenvolvimento desses projetos e o desafio de competir com as importações de aço chinesas de baixo custo.
Instrumentos de financiamento acessíveis e apoio internacional ao desenvolvimento poderiam preencher essa lacuna e, dado o acesso do Brasil a minério de ferro de alta qualidade e energia renovável para a produção de hidrogênio verde, o país tem forte potencial para operar unidades de H2 – DRI localmente e exportar DRI em sua forma resfriada, chamada ferro briquetado a quente (HBI), como produtos de valor agregado, em vez de exportar pelotas de minério de ferro. Essa abordagem seria benéfica para a economia brasileira e estrategicamente vantajosa para a descarbonização industrial global, permitindo que regiões como a Europa, que têm mais EAFs existentes e capacidade de produção de aço, fabriquem aço a partir de ferro verde brasileiro em vez de construir seu próprio DRI e importar o minério.
Em setembro de 2023, a gigante brasileira do ferro Vale anunciou planos para criar um polo de produção de HBI no Porto do Açu , inicialmente usando gás fóssil brasileiro em vez de hidrogênio no processo de produção de DRI. A produção de ferro usando DRI de base fóssil tem uma intensidade de emissões menor do que a da tecnologia de alto-forno, mas as emissões não atingem o potencial de descarbonização do DRI de base hidrogênio. Assim, a transição para o aço verde no Brasil deve ter como objetivo a produção de DRI baseada em hidrogênio verde, mas usinas como o projeto da Vale, que começam com DRI baseada em gás fóssil e se comprometem a converter para hidrogênio verde no futuro, podem funcionar como um trampolim para o aço verde. A Vale também anunciou uma iniciativa em conjunto com a H2 Green Steel para estudar o potencial desenvolvimento de polos industriais de aço de baixo carbono no Brasil, com foco na produção de hidrogênio verde e HBI.
Hidrogênio verde
Para apoiar a produção de IDR com menores emissões, o Brasil precisará expandir sua capacidade de hidrogênio verde. A produção de hidrogênio verde demanda enormes quantidades de energia renovável, um setor no qual o Brasil já estabeleceu liderança global. O Brasil gerou 93% de sua eletricidade a partir de fontes renováveis em 2023 e tem a matriz energética mais limpa entre os países do G20. Em 2022, o Brasil também atraiu mais novos investimentos em energias renováveis (US$ 25 bilhões) do que qualquer outro país, exceto os EUA e a China.
De acordo com dados do Global Integrated Power Tracker da GEM , o Brasil ocupa o segundo lugar globalmente em capacidade operacional de energia hidrelétrica e bioenergia , o sétimo em capacidade eólica em escala de utilidade pública e o nono em capacidade solar em escala de utilidade pública . As perspectivas futuras para energia eólica e solar são ainda mais impressionantes. Dados da GEM mostram que o Brasil possui 180 GW de parques eólicos em escala de utilidade pública em fase anunciada, pré-construção ou construção, colocando o país em terceiro lugar globalmente , atrás da China e da Austrália. Os 139 GW de parques solares em escala de utilidade pública do Brasil ocupam o segundo lugar globalmente , atrás apenas da China.
O Ministério de Minas e Energia do Brasil estima que o país tem potencial para se tornar uma potência em hidrogênio verde, gerando cerca de 1,8 gigatoneladas de hidrogênio de baixo carbono anualmente a um custo menor do que qualquer outro país. O desenvolvimento de uma indústria brasileira robusta de hidrogênio verde pode, por sua vez, atrair empresas para a construção de novas siderúrgicas no Brasil, aproveitando a combinação única do país de hidrogênio verde, minério de ferro de alta qualidade e energia limpa 24 horas por dia, 7 dias por semana.
O Brasil lançou um programa nacional de hidrogênio em 2021 e, em agosto de 2024, o presidente Lula sancionou uma lei que estabelece um marco legal para a produção de hidrogênio de baixo carbono. O Nordeste do Brasil é um terreno especialmente fértil para o hidrogênio verde, dado o excepcional potencial eólico e solar da região. Vários projetos já estão em desenvolvimento em estados do Nordeste, como Piauí e Rio Grande do Norte , e no Ceará , onde empresas privadas assinaram dezenas de memorandos de entendimento com o governo estadual. As empresas também lançaram projetos piloto de hidrogênio verde nos estados produtores de aço do Sudeste do Brasil, incluindo Minas Gerais , Espírito Santo e Rio de Janeiro . Alguns desenvolvedores planejam obter eletricidade para suas iniciativas de hidrogênio verde por meio de projetos eólicos e solares cativos e construídos para esse fim ou parcerias diretas com produtores locais de energia, enquanto outros aproveitarão a rede elétrica nacional , que pode fornecer eletricidade renovável de estados com maior capacidade eólica e solar para apoiar a produção de hidrogênio em instalações industriais em outras partes do Brasil. Em abril de 2024, o governo brasileiro concedeu contratos para quase 4.500 km de novas linhas de transmissão e subestações para reforçar a distribuição nacional de eletricidade renovável.
Eletrólise de óxido fundido
Desenvolvida pela empresa americana Boston Metal , a eletrólise de óxido fundido (MOE) é uma nova tecnologia que usa corrente elétrica para separar diretamente o oxigênio do minério de ferro. Se puder ser desenvolvida em escala industrial, a MOE pode levar à produção de aço descarbonizado que elimina a necessidade de hidrogênio. A Boston Metal espera atingir a primeira produção comercial de ferro verde à base de MOE nos próximos dois anos, e a empresa inaugurou uma planta no estado de Minas Gerais em março de 2024, com o objetivo de iniciar a produção de MOE no Brasil nos próximos anos. Embora a produção de MOE elimine a necessidade de hidrogênio, um dos desafios do processo é a necessidade de uma fonte constante e confiável de eletricidade. No entanto, o Brasil está bem posicionado para produzir aço verde usando MOE, graças à sua combinação versátil de recursos de eletricidade renováveis.
COP30 e a transição do aço verde no Brasil
O Brasil tem uma oportunidade de ouro para se definir como um campeão do aço verde no cenário global quando sediar a COP30 em novembro de 2025. O governo e a indústria devem agir agora para definir políticas ambiciosas de descarbonização industrial que aproveitem o tremendo potencial do Brasil.
As duas maiores siderúrgicas do Brasil, Gerdau e ArcelorMittal , declararam suas intenções de se tornarem neutras em carbono até 2050. No entanto, o governo brasileiro precisa fornecer mais orientação e apoio para promover a transição do aço verde em todo o setor. A atualização da NDC brasileira de outubro de 2023 não estabeleceu medidas específicas de mitigação ou metas de emissões líquidas zero para a indústria siderúrgica. Além disso, apesar das ocasionais menções favoráveis do Presidente Lula ao aço verde, o plano de ação de industrialização divulgado em janeiro de 2024 não abordou diretamente o setor siderúrgico.
A pressão global pela realização da COP30 pode finalmente impulsionar essa mudança. Em maio e junho de 2024, o governo brasileiro convocou uma série de workshops com o objetivo de definir metas de descarbonização específicas para cada setor, inclusive para o setor siderúrgico. O governo pretende apresentar uma Estratégia Nacional de Descarbonização Industrial até novembro de 2024, a ser integrada ao Plano Nacional de Mudanças Climáticas e ao programa Nova Indústria Brasil.
A Organização das Nações Unidas para o Desenvolvimento Industrial (UNIDO) também anunciou recentemente uma parceria com o Brasil para ajudar o país a desenvolver “Planos Setoriais de Mitigação da Indústria, Cimento e Aço “, enquanto os governos do Reino Unido e do Brasil uniram forças para lançar o “Hub de Descarbonização Industrial” do Brasil . Ambas as iniciativas visam desenvolver uma política de descarbonização industrial no Brasil até a COP30. No entanto, os detalhes dos objetivos da política permanecem vagos, e o sucesso dessas iniciativas exige o acompanhamento do governo brasileiro.
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O biochar é um material semelhante ao carvão, produzido por meio da pirólise — a decomposição térmica de biomassa (como resíduos vegetais ou agrícolas) na ausência ou com quantidade limitada de oxigênio. Ele tem ganhado destaque em diversas áreas, especialmente por seu potencial de atuação na descarbonização industrial, inclusive na cadeia do aço.
O que é biochar?
- Composição: rico em carbono, com estrutura porosa.
- Origem: biomassa renovável (resíduos de madeira, cascas de arroz, bagaço de cana, etc.).
- Produção: pirólise controlada a temperaturas entre 350°C e 700°C.
Aplicações e benefícios:
- Agricultura: melhora a fertilidade do solo, retém nutrientes e água, reduz emissão de gases do efeito estufa.
- Armazenamento de carbono: atua como sumidouro estável de carbono por centenas a milhares de anos.
- Uso industrial (incluindo siderurgia):
- Substituto sustentável ao coque de carvão mineral em altos-fornos.
- Reduz as emissões de CO₂ de forma significativa.
- Possui alta densidade energética e pode ser usado como agente redutor na produção de ferro-gusa e aço.
Biochar e a descarbonização do aço:
O uso de biochar na indústria do aço é promissor, pois:
- Diminui a pegada de carbono do processo siderúrgico.
- Pode ser produzido localmente, com resíduos agrícolas, fortalecendo a economia circular.
- Está alinhado com os objetivos do Acordo de Paris e as metas de emissões líquidas zero até 2050.
Exemplos e iniciativas:
- Brasil tem grande potencial para a produção de biochar devido à abundância de biomassa.
- Algumas siderúrgicas já testam ou utilizam biochar em suas operações como parte de programas de transição energética e inovação verde.
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