Usos alternativos dos finos do carvão vegetal na indústria

O carvão vegetal é sem dúvidas um excelente insumo para redução do minério de ferro e obtenção do ferro-gusa, matéria-prima vital para a indústria de base. Obtido por meio da carbonização da madeira proveniente de florestas plantadas, esse produto é de origem renovável, contribui para a geração de empregos e redução da emissão de gases de efeito estufa em substituição ao coque, redutor de origem fóssil.

Figura 1 – Monte de moinha de carvão vegetal em planta de carbonização.

Apesar das vantagens aqui citadas, o carvão vegetal é friável, ou seja, o que ocasiona a geração de finos, fração granulométrica do carvão que não é utilizada no topo do alto-forno. Estima-se que 25 a 35% do carvão vegetal produzido se torna finos, contabilizando suas perdas desde o descarregamento dos fornos até a sua utilização no topo dos altos-fornos nas usinas siderúrgicas.

A injeção dos finos pulverizados pelas ventaneiras do alto-forno é uma das aplicações mais comuns desse coproduto. Essa prática reduz o consumo de carvão vegetal granulado ou coque pelo topo do alto-forno, aumenta a produtividade do alto-forno e diminui o custo de produção do ferro-gusa. Diferente do carvão vegetal empregado no topo do alto-forno, a injeção de um material de baixa resistência mecânica é favorável, devido a maior facilidade de moagem, tornando os finos um excelente material para ser injetado.

Outra importante aplicação dos finos de carvão vegetal é a sua utilização em processos de aglomeração dos finos de minério de ferro, como a sinterização e a pelotização. Da mesma forma que o carvão vegetal, a fração de minério de ferro que possui dimensões inferiores ao tamanho mínimo para alimentação direta ao alto-forno pode ser submetida ao processo de aglomeração. Nesse contexto, os finos de carvão vegetal desempenham um importante papel: eles fornecem calor para as reações envolvidas, atuam como agente redutor por meio do carbono presente, e induzem a fusão parcial das partículas de minério, promovendo assim a formação de aglomerados de maior granulometria para a carga no alto-forno.

Figura 2 – Pelotas e sínter de minério de ferro. Fontes: ALMEIDA (2014) e FELIPE (2019).

A briquetagem dos finos de carvão vegetal com ênfase em seu uso nos altos-fornos também é uma forma de aproveitamento ainda pouco explorada pelo setor siderúrgico. A produção de briquetes de carvão vegetal se baseia na mistura dos finos com substâncias aglutinantes e sua posterior compactação gerando peças de carvão reconstituído de maior densidade aparente e tamanho padronizado pela prensa de briquetagem. Porém, ainda existe uma barreira que dificulta a utilização desses briquetes no alto-forno que é a resistência dos aglutinantes às altas temperaturas do processo siderúrgico, necessitando de pesquisas que encontrem formas eficientes e operacionais de produzir briquetes com maior resistência mecânica nessas condições.

Figura 3- Briquetes de finos de carvão vegetal.

Os resíduos de carvão vegetal também podem ser utilizados para substituir fontes de energia de origem fóssil de outros ramos industriais, como a produção de cimento. A indústria cimenteira requer uma grande quantidade de energia para o aquecimento da matéria-prima no processo de produção, suas principais fontes de energia incluem o carvão mineral e o coque de petróleo. A substituição de tais combustíveis fósseis pelos finos de carvão vegetal contribui para a redução das emissões de gases de efeito estufa para a atmosfera, devido ao carbono presente no carvão vegetal ser de origem renovável. Além do ramo cimenteiro existem outros segmentos que se beneficiam desse combustível renovável como os setores de produção de cerâmica, tijolo, telhas e outros produtos.

Outra excelente forma de aproveitamento desses resíduos é a sua aplicação no solo como biochar. A aplicação desse material no solo auxilia na redução da lixiviação de nutrientes, limita a mobilidade de metais pesados e agroquímicos no solo, aumenta a capacidade de troca catiônica, melhorando a fertilidade do solo e reduzindo a necessidade de fertilizantes, contribui para a correção da acidez do solo, colabora para a retenção de água e para a aeração do solo, além do potencial de melhoria da microbiota. Nos últimos anos o interesse no biochar tem crescido devido à sua capacidade de estocar carbono no solo e de reduzir a emissão de gases do efeito estufa, acompanhado da possibilidade de comercializar créditos de carbono.

A sustentabilidade dos negócios é uma preocupação importante e o reaproveitamento dos resíduos de produção desempenha um papel crucial neste contexto. O setor siderúrgico se destaca nesse aspecto, a partir da produção de aço por meio de sucata, do reaproveitamento de escória e de diversas outras estratégias que integram toda a cadeia de produção. O carvão vegetal tem diversas possibilidades de aplicação, integrando diferentes áreas da indústria siderúrgica, além de contribuir para o desenvolvimento sustentável e redução da pegada de carbono da produção de aço brasileira.

Referências

ALMEIDA, Renata Amorim Nogueira de. Processo auto-sustentável de sinterização de pelotas de minério de ferro: influência da estrutura do leito e da porcentagem de matéria carbonosa na mistura. 2014. Dissertação (Mestrado em Engenharia mecânica) – Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2014.

FELIPE, Rafaela Farinha. Produção e caracterização de sínter de minério de ferro com a incorporação de 12% de carepa de laminação utilizando moinha de carvão vegetal como combustível. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2019.