Descarbonização Empresarial

 A descarbonização para as empresas/indústrias é essencial para alcançar a estabilização do clima, e alcançando as emissões líquidas zero 2050-2070. A descarbonização consiste em um conjunto de medidas e soluções reduzir emissões de C02 :

Substituição de combustíveis fósseis por energias sem carbono, como a biomassa, que não causam emissões de gases de efeito estufa.

Melhorar o desempenho energético por meio da renovação energética e da implementação de um sistema de gestão de energia sustentável.

A descarbonização do setor industrial é mais desafiadora do ponto de vista técnico do que nos setores de construção e transporte, pois envolve emissões não apenas de calor e energia, mas também de produtos e processos. 

As empresas que investem em tecnologia para descarbonização (energia limpa e sustentável) estarão posicionadas para serem líderes ao longo deste século, com eficiência energética em benefício do meio-ambiente.   As empresas no futuro devem ser mais eficientes com uma matriz energética sustentável substituindo os combustíveis fósseis como carvão e gás natural por uma fonte energética limpa e renovável como a biomassa ou pellets. 

Desenvolvimento de tecnologias de captura e armazenamento de CO2, que consistem em capturar o dióxido de carbono e, em seguida, armazená-lo ou recuperá-lo para evitar sua liberação na atmosfera.

A descarbonização industrial é essencial para alcançar a estabilização do clima, e alcançando as emissões líquidas zero 2050-2070 sendo necessário para limitar o aquecimento global a 2 ° C .  Empregar as tecnologias e políticas certas pode alcançar emissões industriais líquidas zero e tornar mais lucrativo o investimento em processos industriais mais limpos. As principais tecnologias incluem eficiência energética de materiais e industriais , captura de carbono, eletrificação e hidrogênio zero-carbono .

Os caminhos potenciais para reduzir substancialmente as emissões do setor incluem: maior eficiência energética; troca de combustível; captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS); e mudanças de processo. 

Eficiência energética. Melhorar a eficiência do aquecimento e dos motores será particularmente importante porque eles respondem por cerca de 30% do uso total de energia da indústria e podem gerar benefícios em diversos subsetores. Os sistemas combinados de calor e energia (CHP) ajudaram a reduzir o uso de energia nos setores industriais (por exemplo, produtos químicos a granel, papel celulose, petróleo e carvão). A geração de eletricidade centralizada separada e a geração de calor no local têm uma eficiência combinada de cerca de 45 por cento, enquanto os sistemas CHP podem atingir níveis de eficiência de 80 por cento.

Troca de combustível. O aumento da eletrificação do setor industrial reduzirá as emissões. Uma vez que a combustão de combustível fóssil no local é a maior fonte direta de emissões, as etapas para reduzir essas emissões, incluindo a eletrificação e o uso de biomassa e pellets (descarbonizado), oferecem talvez o maior potencial de redução.  Embora já existam tecnologias elétricas industriais (por exemplo, caldeiras elétricas e tecnologias elétricas para aquecimento de processo), elas são usadas apenas em um subconjunto de setores industriais.

Captura, utilização e armazenamento de carbono. A captura, utilização e armazenamento industrial de carbono (CCUS) podem desempenhar um papel importante na redução das emissões nos subsetores.  As tecnologias CCUS podem ser aplicadas em aço, cimento, produtos químicos, fábricas de fertilizantes, hidrogênio e refino. A experiência com os primeiros projetos de CCUS, como o projeto Archer Daniels Midland Illinois de Captura e Armazenamento de Carbono Industrial - a primeira usina de etanol em escala comercial do mundo adaptada com captura de carbono - poderia ajudar a reduzir o custo de projetos futuros de CCUS.

Como a maioria das emissões de processo do mundo é produzida a partir de uma estreita gama de atividades, nossos esforços serão mais eficientes e terão um impacto maior se nos concentrarmos em nove tipos específicos de emissões:

Descarbonização da Pecuária. No setor pecuário, a criação de animais produz emissões de gases de efeito estufa por meio de dois mecanismos: a decomposição do esterco e a fermentação entérica.  Se o esterco não for gerenciado, as bactérias que consomem nutrientes no esterco liberam metano como um subproduto de seu metabolismo. O principal método de redução dessas emissões é processar estrume em digestores anaeróbicos, que convertem o metano produzido em eletricidade ou biogás. Isso beneficia o meio ambiente e fornece energia para operações agrícolas ou leiteiras. A Brasil Biomassa está trabalhando com empresas com linha de equipamentos de digestão anaeróbica, o que os torna um método promissor para se obter reduções de emissões do gado.  

A outra fonte principal de metano para gado é a fermentação entérica. A matéria vegetal mastigada e engolida por um ruminante é enviada ao primeiro estômago, onde as bactérias ajudam a decompor o alimento em um processo chamado fermentação. O metano é liberado como subproduto, que é então expelido pelo animal, principalmente por arrotos. Os ruminantes convertem mais energia de sua alimentação em metano do que os animais não ruminantes. Várias técnicas têm sido propostas para reduzir o metano da fermentação entérica, como variar o tipo, horário ou quantidade de alimento dado aos animais; incluindo suplementos na alimentação; ou mesmo vacinar os animais para que seus sistemas imunológicos ataquem as bactérias geradoras de metano. 

Vazamento de Metano e Gás Natural. O metano, um poderoso gás de efeito estufa, é o principal componente do gás natural. É incolor e sem cheiro. (O cheiro familiar do gás natural é um odor que é adicionado por razões de segurança.) O gás natural pode vazar em qualquer ponto de seu ciclo de vida econômico: do local onde é produzido, dutos e medidores que transportam o gás para os clientes, clientes- tubos e válvulas próprios atrás do medidor, ou aparelhos a gás. Os vazamentos de gás natural são difíceis de eliminar. Um único campo de petróleo e gás natural pode ter até um milhão de conexões (por exemplo, juntas entre tubos, gaxetas, válvulas) e, se mesmo uma pequena porcentagem delas não for perfeitamente hermética, o gás de alta pressão pode ser expulso. 

Substituição de clínquer de cimento. A fabricação de cimento libera CO2 por meio de duas atividades principais: uso de energia e reações de calcinação. Emissões relacionadas à energia (30-40% das emissões diretas de CO2) ocorrem quando os combustíveis térmicos, a maioria comumente carvão, são usados para aquecer um pré-calcinador e um forno rotativo.  O outra fonte primária de emissões diretas de CO2 ("emissões de processo") vêm de uma reação química que ocorre no pré-calcinador, onde calcário (principalmente calcita e aragonita, com fórmula química CaCO3) é dividido em cal (CaO) e dióxido de carbono (CO2). O O CO2 é liberado para a atmosfera, enquanto a cal é usada para fazer clínquer, um dos principais componentes do cimento. Globalmente, o cimento e o concreto são responsáveis por 8–9% das emissões de GEE, 2–3% da demanda de energia e 9% das retiradas de água industrial. Além disso, a seleção de combustíveis para fornos de cimento e, em parte, o materiais de forno usados, atualmente levam a notáveis emissões de poluentes atmosféricos. É fundamental selecionar estratégias de mitigação que podem contribuir para reduziu as emissões de CO2 enquanto reduzia outros encargos ambientais. Esses fatores devem ser levados em consideração ao avaliar estratégias para descarbonizar a produção de cimento, um das indústrias mais difíceis de descarbonizar, devido à necessidade de altas temperaturas, a geração de emissões de CO2 do processo, e o grande quantidade de cimento demandada globalmente. No entanto, existe um número de abordagens promissoras, cada uma com efeitos variados sobre outros impactos ambientais:

Hoje, 70% da demanda global de combustível térmico na indústria de cimento é atendidos com carvão, e outros 24% atendidos com petróleo (coque) e gás natural. A biomassa e os combustíveis residuais representam os últimos 6%. Biomassa e os combustíveis residuais como a biomassa agrícola normalmente têm menor intensidade de CO2 do que o carvão. Para descarbonizar completamente a produção de calor para cimento, pode ser necessária a eletrificação de fornos de cimento ou CCS. A melhor rota pode variar pela fábrica de cimento, uma vez que será influenciado pelo preço e disponibilidade de eletricidade zero-carbono, bem como a viabilidade de captura de carbono e armazenamento no local da planta. 

Gases de efeito estufa do solo e uso excessivo de fertilizantes. O cultivo de safras gera emissões de gases de efeito estufa por meio da decomposição da matéria orgânica do solo e da aplicação de fertilizantes. A cada ano, matéria orgânica é adicionada ao solo à medida que as safras crescem e, posteriormente, se decompõe, liberando CO2 e metano. O cultivo (revolvimento e fragmentação do solo) geralmente é realizado antes do plantio, para soltar o solo compactado e misturar os nutrientes. No entanto, esse processo expõe matéria orgânica ao ar e acelera a liberação de emissões na atmosfera. 

Vazamentos de Metano em Aterros Sanitários. A decomposição de material orgânico em condições anaeróbias em aterros sanitários resulta na geração de metano, que constitui cerca de 50% do gás de aterro. Em vez de atingir a atmosfera, o gás de aterro sanitário pode ser coletado perfurando-se poços no aterro sanitário e usando um soprador ou sistema de vácuo. Isso permite que o gás seja coletado em um ponto central, onde pode ser usado para gerar eletricidade (geralmente acionando um motor de combustão interna) ou pode ser usado diretamente para substituir outro combustível, como gás natural ou carvão. Outra forma de reduzir as emissões de metano dos aterros é desviar os resíduos orgânicos dos aterros por meio de técnicas como a redução do desperdício de alimentos e compostagem (durante a compostagem, a decomposição normalmente ocorre em condições aeróbicas, que produzem muito menos metano do que a decomposição anaeróbica).

Substituindo refrigerantes com alto potencial de aquecimento global. Os gases fluorados (gases F) são produtos químicos usados para uma variedade de finalidades industriais. Por exemplo, gases F são frequentemente usados como refrigerante, como propelente em recipientes de aerossol e como isolante elétrico em sistemas de transmissão de alta tensão. Muitos gases F são substitutos de substâncias que destroem a camada de ozônio. Substâncias químicas que danificaram a camada de ozônio da Terra e que foram em grande parte eliminadas como resultado do Protocolo de Montreal de 1987. Embora os gases F restantes usados na indústria hoje não danifiquem a camada de ozônio, muitos são gases de efeito estufa poderosos e de longa duração, portanto contribuem significativamente para o aquecimento global.

Controle de vazamentos de metano da mineração de carvão. Como o carvão é formado no subsolo ao longo de milhões de anos, o metano também é formado nas camadas de carvão. O metano do leito de carvão refere-se a todo o metano que se forma nessas camadas, enquanto o metano da mina de carvão se refere à parte desse metano que seria liberada pelas atividades de mineração. Os equipamentos podem ser usados para capturar o metano emitido pelas minas de carvão, por sistemas de desgaseificação. Os sistemas de ventilação de minas são a maior fonte de emissões de metano das minas de carvão, mas a alta taxa de fluxo de ar e as baixas concentrações de metano (menos de 1%) tornam difícil capturar e usar esse metano de maneira econômica.

Reduzindo as emissões de metano do tratamento de águas residuais. O metano é produzido a partir da decomposição de matéria orgânica, especialmente sob condições anaeróbicas. Nos países desenvolvidos, a maioria das águas residuais é tratada em condições aeróbias, portanto, pouco metano é gerado diretamente. No entanto, os bio-sólidos que permanecem após o tratamento da água, se não forem gerenciados podem produzir metano. Nos países em desenvolvimento, as águas residuais, se forem tratadas, são geralmente tratadas em condições anaeróbias e produzem metano. O bio-sólido pode ser processado em um digestor anaeróbico. Em países em desenvolvimento sem instalações de tratamento de águas residuais modernas, a melhor solução é construir estações de tratamento de água aeróbicas centralizadas.

Reduzindo a produção de coque metalúrgico para ferro e aço. A maior parte do ferro e do aço são produzidos em altos-fornos ou fornos básicos de oxigênio. Esses fornos são usados para converter minério de ferro extraído em ferro-gusa ou para converter ferro-gusa e vários metais de liga em aço. Os altos-fornos são movidos a coque, uma substância criada quando o carvão pulverizado é aquecido em um ambiente livre de oxigênio, um processo denominado coque. O coque é usado tanto como agente redutor químico (para remover o oxigênio do óxido de ferro do minério de ferro) quanto para gerar as altas temperaturas necessárias para a produção de aço. A melhor alternativa para a redução das emissões de CO2 é a substituição do coque e carvão por biomassa florestal, processo da madeira, agrícola e agroindustrial e sucroenergético. 

Existem várias técnicas para reduzir a produção e o uso de coque. Os fornos elétricos a arco podem gerar as altas temperaturas necessárias para fazer aço sem a necessidade de carvão, mas não fornecem uma fonte de carbono como agente redutor químico, portanto, são usados principalmente para reutilizar sucata de aço, em vez de criar novo aço. Os projetos modernos de alto-forno podem reduzir a quantidade de coque necessária para produzir uma determinada quantidade de aço. E as siderúrgicas estão desenvolvendo tecnologia que permitiria que a biomassa fosse usada no lugar do coque como fonte de carbono na produção de aço, compensando assim as emissões geradas na produção de coque.

Globalmente, a intensidade energética final média do aço a produção é de aproximadamente 21 GJ / t de aço bruto, e permanece um potencial de melhoria estimado de 15-20% usando a eficiência existente e tecnologias de recuperação de calor residual, mas isso varia por país. As usinas siderúrgicas modernas operam perto dos limites da eficiência termodinâmica prática, usando as tecnologias existentes. Portanto, a fim de reduzir drasticamente as emissões globais de CO2 da produção de aço, o desenvolvimento de tecnologias inovadoras é crucial. Fundamentalmente dois caminhos para reduzir as emissões de carbono do aço produção: um é continuar a usar os métodos atuais baseados em carbono (mas substituindo o coque ou carvão por biomassa) e capturar o carbono; a outra é substituir o carbono por outro redutor, como o hidrogênio, ou eletrólise direta. 

Celso Oliveira. Diretor da Brasil Biomassa e Energia Renovável. Presidente da Associação Brasileira das Indústrias de Biomassa Bioenergia Bioeletricidade e Pellets

Av. Candido Hartmann, 570 24 and. Conj. 243 80730-440 Curitiba Paraná  

Fone (41) 33352284 ou Whats (41) 996569169 ou (41) 996473481