Economia circular e descarbonização na siderurgia: avaliação do ciclo de vida da gaseificação do resíduo fluff como substituto ao gás natural

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dc.contributor.advisorRezende, Patrícia Sueli de
dc.contributor.advisor-coRivera, Júlio L
dc.contributor.advisor-coRibeiro, Leonardo Guimarães
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/8025050432805204
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9451950811333244
dc.contributor.authorCaldeira, Stefane Souza Silva
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1765708888922052
dc.contributor.refereeRezende, Patrícia Sueli de
dc.contributor.refereeFrança Neta, Luzia Sergina de
dc.contributor.refereeMoravia, Wagner Guadagnin
dc.contributor.refereeAbreu, Guilherme Correa
dc.date.accessioned2026-01-05T20:09:12Z
dc.date.available2026-01-05T20:09:12Z
dc.date.issued2025-09-01
dc.description.abstractA indústria do aço, responsável por cerca de 7 a 9% das emissões globais de gases de efeito estufa (GEEs), enfrenta o desafio de promover estratégias de descarbonização em seus processos. Nesse contexto, o uso de sucata metálica como matéria-prima contribui para reduzir a demanda por minério de ferro e diminuir as emissões associadas. Essa sucata pode ter origem no setor automotivo e em outros segmentos industriais, e seu beneficiamento para consumo nas usinas siderúrgicas gera um resíduo conhecido como fluff - composto por plásticos, borracha, madeira e frações minerais - que atualmente é descartado em aterros, apesar de seu elevado potencial energético. Este estudo avaliou a viabilidade técnica e ambiental da gaseificação do fluff como alternativa ao uso de gás natural no reaquecimento de tarugos de aço bruto para conformação em laminador no processo siderúrgico. A abordagem baseou-se em três etapas principais: teste piloto de gaseificação, avaliação do ciclo de vida (ACV) e inventário de GEEs. Nos testes em escala semi-industrial, realizados com 1.132,5 kg de CDRI (Combustível Derivado de Resíduos Industriais), obteve-se uma geração específica de 1,02 Nm3 /kg de gás de síntese. A composição média do gás foi de 71,5% de CH4, 14,8% de CO2 e 3,65% de CO, o que conferiu poder calorífico suficiente para sua utilização em motogeradores e aplicações térmicas. As emissões de HCl e Cl2 ficaram abaixo dos limites estabelecidos pela CETESB após a lavagem dos gases. Realizou-se três cenários de ACV: (1) produção e uso de gás de síntese a partir do fluff, (2) uso exclusivo de gás natural e (3) disposição do fluff em aterro. Os dados foram modelados no SimaPro 9.6 com o método ReCiPe 2016 e base Ecoinvent 3.10. O gás de síntese apresentou desempenho ambiental superior ao gás natural em todas as categorias de impacto exceto na categoria de consumo de água, sobretudo quando a eletricidade utilizada provém de fonte renovável. O inventário de GEEs foi elaborado a partir da projeção de um ano de consumo de gás de síntese na unidade siderúrgica analisada, em substituição ao gás natural atualmente utilizado. Os resultados indicaram uma redução potencial de 5.220,45 tCO2/ano, além da eliminação das emissões associadas à disposição do fluff em aterro. Os resultados reforçam o potencial da gaseificação como estratégia de valorização energética e redução de emissões na indústria do aço. Além disso, a alternativa avaliada demonstrou, por meio da ACV, benefícios ambientais ao transformar um resíduo em uma fonte energética útil, integrando ações de descarbonização e economia circular
dc.description.abstractotherThe steel industry, responsible for about 7 to 9% of global greenhouse gas (GHG) emissions, faces the challenge of implementing decarbonization strategies in its processes. In this context, the use of scrap metal as a raw material helps reduce the demand for iron ore and the associated emissions. This scrap may originate from the automotive sector and other industrial segments, and its processing for use in steel plants generates a residue known as fluff - composed of plastics, rubber, wood, and mineral fractions - which is currently disposed of in landfills despite its high energy potential. This study evaluated the technical and environmental feasibility of fluff gasification as an alternative to natural gas in the reheating of steel billets for rolling in the steelmaking process. The approach was based on three main stages: pilot-scale gasification testing, Life Cycle Assessment (LCA), and GHG inventory. In semi-industrial scale tests conducted with 1,132.5 kg of Industrial Residue-Derived Fuel (IRDF), a specific generation of 1.02 Nm3 /kg of synthesis gas was obtained. The average gas composition consisted of 71.5% CH4, 14.8% CO2, and 3.65% CO, providing a calorific value sufficient for use in power generators and thermal applications. Emissions of HCl and Cl2 remained below CETESB regulatory limits after gas scrubbing. Three LCA scenarios were developed: (1) production and use of syngas from fluff, (2) exclusive use of natural gas, and (3) landfill disposal of fluff. Data modeling was performed in SimaPro 9.6 using the ReCiPe 2016 method and Ecoinvent 3.10 database. Syngas showed superior environmental performance compared to natural gas across all impact categories except water consumption, particularly when electricity used in oxygen production is from renewable sources. The GHG inventory was developed based on a one-year projection of syngas consumption in the analyzed steelmaking unit, replacing the natural gas currently used. The results indicated a potential reduction of 5,220.45 tCO2/year, in addition to avoiding emissions associated with landfill disposal of fluff. These results highlight the potential of gasification as a strategy for energy recovery and emission reduction in the steel industry. Furthermore, the evaluated alternative demonstrated, through LCA, environmental benefits by transforming waste into a useful energy source, thus integrating decarbonization and circular economy actions.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2536
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Tecnologia de Produtos e Processos
dc.subjectAvaliação do ciclo de vida
dc.subjectEconomia circular
dc.subjectTransição energética
dc.subjectResíduos industriais
dc.subjectGaseificação
dc.subjectSiderurgia
dc.titleEconomia circular e descarbonização na siderurgia: avaliação do ciclo de vida da gaseificação do resíduo fluff como substituto ao gás natural
dc.typeDissertação

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