Construção: Aço e cimento sustentáveis

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A revolução industrial mudou muito como as pessoas produzem coisas. Embora tenha permitido grandes avanços em desenvolvimento social, a indústria, como um todo, foi responsável por 29,4% de todos os gases de efeito estufa emitidos em 2016.

A maior parte dessas emissões vêm da queima de combustíveis fósseis para fazer funcionar as máquinas e fábricas envolvidas na produção de tudo, desde carros até fósforos. As emissões restantes vêm como subprodutos de processos químicos, como produzir cimento ou amônia.

Esse curso vai te conduzir por muitas das maneiras novas e imaginativas que usamos para tentar fazer com que a indústria seja menos poluente e mais sustentável.

Vamos começar com o aço!

O aço está presente no nosso dia a dia, ele faz parte das nossas vidas. Quais das seguintes opções você acha que são feitas com aço?


O aço tem uma infinidade de usos!

A demanda global de aço é tão alta que a indústria siderúrgica por si só contribui com aproximadamente 6,7% da emissão global de CO₂!

O que é o aço?

O aço é uma liga, o que corresponde a uma combinação de metais (principalmente ferro). Ao misturar essa liga com alguns outros elementos pode-se criar vários tipos diferentes de aço.

Quais são algumas das propriedades que podemos procurar no aço?


Quanto essa indústria contribui para as alterações climáticas?

Aço tem o pontencial de se tornar um material muito sustentável, porque ele dura muito tempo, é muito resistente e fácil de reciclar.

Porém, a produção de aço é um processo que precisa de muita energia.

Demanda de energia para o aço

Para cada tonelada de aço produzido, aproximadamente 1,7 a 1,9 toneladas de CO₂ são emitadas. Pra te dar uma ideia de quão grande essa indústria é, em 2019, mais ou menos 1868,8 milhões de toneladas de aço foram produzidas!

Quantas Torres Eiffle (considerando a estrutura de metal) são equivalentes, em peso, a todo o aço produzido em 2019?


A produção de aço em 2019

Como produzimos o aço?

A fabricação de aço apresenta três fases principais:

  • Preparação da matéria-prima (coquefação) - O carvão é aquecido para criar o coque (um combustível rico em carbono que gera muitas emissões).
  • Metalurgia - O coque é, então, aquecido em uma fornalha junto com o calcário e o minério de ferro. O minério de ferro é reduzido a ferro derretido (o que significa que alguns átomos de oxigênio no minério de ferro são substituídos por átomos de hidrogênio).
  • Produção do aço - Finalmente, as impurezas são removidas do ferro líquido para criar o aço.
O processo da siderurgia em três etapas simples

Embora novos métodos eficientes para esse processo tenham sido desenvolvidos, eles ainda são baseados nesses mesmos três estágios.

O que se pode fazer para reduzir as emissões?

Para manter o aquecimento global abaixo de 1,8ºC, a intesidade de CO₂ no aço precisaria cair por uma média de 2,5% anualmente, de agora até 2030. Infelizmente, a tendência, no momento, não segue esse curso de redução, e, portanto, é muito importante começar a mudar as maneiras em que fazemos aço para diminuir as emissões de CO₂.

Trazendo nossa trajetória atual para níveis seguros

Lembre-se que as emissões na produção de aço são um efeito da utilização do coque e da elevada quantidade de energia necessária nesse processo. Então, como reduzir essas emissões?

  • Reciclagem: como o aço é 100% reciclável, as empresas estão usando aço reciclado para tentar reduzir as emissões. Esse processo gasta 56% menos energia do que produzir aço novo. A fim de respeitar o Acordo de Paris, a sucata precisa ser usada em 40% de toda produção de aço bruto em 2030!
  • Direct Reduced Iron: Using Hydrogen as an alternative to coke could greatly reduce emissions. The Hydrogen would only create water vapour meaning there is a potential to eliminate CO₂ from the process!

Embora essa tecnologia seja nova e enfrente muitos desafios financeiros, há muita pesquisa e desenvolvimento em todo o mundo e várias oportunidades para descarbonizar a indústria siderúrgica. Agora vamos aprender sobre outro importante material de construção: o concreto!

O que é o concreto e porque precisamos dele?

O concreto é um material de construção forte, duradouro e versátil.

Qual das afirmações sobre o concreto você acha que é verdadeira?


Na verdade, o concreto só perde para a água! Infelizmente, isso significa que a produção de concreto é responsável pelos altíssimos 8% das emissões globais de CO₂.

O concreto é o segundo material mais consumido no planeta.

Como é feito o concreto?

De que é composto o concreto?


O concreto tem três componentes principais: agregados (uma mistura de areia, brita e cascalho), uma pasta feita de água e cimento, e ar!

De que é composto o concreto?

O cimento é um elemento-chave no concreto e é feito de gesso e clínquer.

O que tem no cimento?

Clínquer é feito a partir de uma reação química chamada calcinação de calcário. Nesse processo, o carbonato de cálcio (CaCO₃, ou seja, calcário) é transformado em óxido de cálcio (CaO) e dióxido de carbono (CO₂). Esse processo produz um monte de CO₂!

Como é feito o clínquer?

Quais são os impactos ambientais do concreto e do cimento?

Em uma média global, a produção de 1 kg de cimento gera aproximadamente 0,81kg de CO₂.

Qual é a principal fonte de emissões de gases de efeito estufa na fabricação de concreto?


A fabricação de cimento representa 90% das emissões do concreto!

Como podemos fazer cimento e concreto sustentáveis?

Podemos fazer concreto sem emitir CO₂?

De acordo com o Acordo de Paris, emissões de CO₂ que vêm da produção de concreto precisam ser cortadas em 25% até 2050 para limitar o aumento das temperaturas acima de 2ºC. Porém, as práticas atuais não estão de acordo com esse objetivo.

There are many promising solutions to achieve this:

Como podemos tornar o concreto mais sustentável?

1. Melhorar a eficiência energética:

Melhoras na eficiência energética ao longo da manufatura de cimento podem reduzir emissões de CO₂ em até 12%. Aproximadamente 65% da necessidade de energia térmica vêm do aquecimento do calcário para produzir clínquer, enquanto os ~35% restante são utilizados para secar o calcário.

2. Mudar para combustíveis alternativos:

Na produção de cimento, o combustível é usado para produzir calor. Em uma média global, 70% desse combustível vem do carvão e menos de 6% vem de combustíveis alternativos.

Quais combustíveis alternativos poderiam ser usados? Selecione todos os que se aplicam.


O uso de combustível na indústria de cimento

Como nós precisamos de combustíveis físicos que possam ser queimados, só poderemos usar a biomassa e os resíduos, pois a energia nuclear e a eólica não funcionarão! Essas substituições dos combustíveis fósseis poderiam evitar até 42% das atuais emissões diretas na indústria do cimento!

3. Reduzir a proporção entre clínquer e cimento:

Produzir uma tonelada de clínquer libera aproximadamente 0,706 toneladas de CO₂. Clínquer pode ser substituído por materiais alternativos com baixa pegada de carbono ou até mesmo zero emissões líquidas, como resíduos de alto-forno granuladas (em inglês, GBFS, granulated blast furnace slag), cinzas de mosca (FA, fly ash, em inglês), pozzolanas e calcário.

O uso dessas alternativas depende de muitos fatores, principalmente disponibilidade e preço. Além disso, é importante considerar com as propriedades do cimento mudarão.

4. Cimentos carbono-negativo:

O que são cimentos carbono-negativo?


Os cimentos carbono-negativo têm potencial para armazenar mais CO₂ do que o que é efetivamente emitido durante sua fabricação! Uma maneira de fazer isso é usando cimentos à base de óxido de magnésio, os quais poderiam potencialmente absorver e armazenar o CO₂ da atmosfera.

Como funcionam os cimentos à base de óxido de magnésio..

Embora essa tecnologia ainda esteja sendo desenvolvida, ela apresenta resultados otimistas para o futuro, pois tem o potencial para absorver mais CO₂ do que é liberado em toda a cadeia de produção!

Conclusão

Nós vimos que há muitas formas promisoras de reduzir as emissões da produção de aço e concrete, e é provável que mais ideais animadoras emerjam no futuro! Com esta visão, o futuro é claro: as indústrias do concreto e do aço podem, e precisam, ser transformadas para se adequar às metas das mudanças climáticas.

A seguir, vamos aprender tudo sobre a indústria têxtil!

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