SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 12
Baixar para ler offline
A SUSTENTABILIDADE DO AÇO


                               Helena Gervásio 1 e Luís Simões da Silva 2



                                                  RESUMO

        O Desenvolvimento Sustentável é uma questão essencial hoje em dia com implicações
em todos os sectores da nossa sociedade. A indústria da construção desempenha um papel
fundamental nos objectivos do Desenvolvimento Sustentável, não só pela sua contribuição
para a economia global como também pelos seus impactos significativos tanto em termos
ambientais como em termos sociais. A indústria do aço tem tentado tomar a liderança no que
diz respeito à minimização de impactos ambientais associados à produção do aço. Com efeito,
as grandes produtoras mundiais de aço têm empreendido, nos últimos anos, numerosos
esforços no sentido de reduzir as emissões de gases nocivos ao meio ambiente. Neste artigo é
feita uma análise comparativa entre os dois processos de produção do aço mais comuns em
termos de impactos ambientais ao longo de todo o processo de produção, desde a extracção
das matérias primas, até à produção de uma tonelada de aço pronta para ser transportada para
fora da siderurgia. A evidência nos diferentes desempenhos ambientais de ambos os processos
de produção do aço é realçada nos resultados de um caso prático onde se fez uma análise
comparativa entre os materiais aço e betão, correspondendo a duas soluções estruturais
alternativas para uma ponte rodoviária. Finalmente são apresentadas algumas das estratégias
implementadas em algumas das mais importantes produtoras de aço para a minimização dos
impactos ambientais inerentes ao processo de produção.


1. INTRODUÇÃO

       Actualmente, os recursos naturais disponíveis são consumidos a uma escala
insustentável pelos países industrializados, particularmente no que diz respeito ao recurso a
combustíveis fósseis não renováveis. Na União Europeia (UE) metade de todas as matérias-
primas retiradas da superfície da terra são utilizadas na construção e mais de ¼ de todos os
resíduos sólidos produzidos são provenientes da construção civil [1].
       A Construção Sustentável foi definida pela primeira vez em 1994 por Charles Kibert,

1
    Mestre em Engenharia de Estruturas, GIPAMB Ltd., Lisboa.
2
    Professor Catedrático, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Coimbra, Coimbra.
II-720                                           V Congresso de Construção Metálica e Mista

durante a Conferência Internacional sobre Construção Sustentável que teve lugar em Tampa,
como “a criação e o planeamento responsável de um ambiente construído saudável com base
na optimização dos recursos naturais disponíveis e em princípios ecológicos”.
        Habitualmente a Sustentabilidade é definida em três dimensões: ecológica, económica
e sócio-cultural. A sustentabilidade ecológica tem três objectivos principais: protecção dos
recursos (optimização e eficácia na utilização dos recursos materiais, energia, solos e
reciclagem), protecção do ecossistema (gestão dos resíduos, emissões, poluentes e utilização
da terra) e a protecção da saúde e do bem-estar humano (toxicidade nos seres humanos
provocada pelos materiais construtivos). O principal objectivo da sustentabilidade económica
é a minimização dos custos relativos ao completo ciclo de vida do sistema construtivo, tendo
em consideração todos os requisitos de segurança e qualidade do proprietário. Os aspectos
sócio-culturais, tais como bem-estar, saúde, segurança e conforto, são de natureza muito mais
subjectiva e consequentemente são muito mais difíceis de quantificar e ter em consideração.
Contudo, estes aspectos são cruciais e muitas vezes impõem soluções que contradizem as
soluções mais eficazes em termos ambientais e/ou económicos.
        Uma metodologia para a avaliação da sustentabilidade de um sistema construtivo deve
considerar as três dimensões da sustentabilidade referidas nos parágrafos anteriores (ver Fig.
1). A Construção Sustentável implica a adopção dos princípios do Desenvolvimento
Sustentável ao ciclo global da construção, desde a extracção de matérias primas até à sua
demolição e destino final dos resíduos resultantes – análise do berço à cova – e é um processo
holístico que visa estabelecer um equilíbrio entre o ambiente natural e o ambiente construído.




                          Fig. 1 – As dimensões da sustentabilidade

        Neste artigo os aspectos económico e social não serão abordados por limitações de
espaço, sendo o ênfase dado aos aspectos ambientais.
        A indústria da construção, sendo um dos principais responsáveis pela escassez dos
recursos naturais e pela produção de resíduos, desempenha um papel fundamental no
Desenvolvimento Sustentável global. Desta forma, para ser considerada uma indústria
sustentável tem pela frente um grande desafio, talvez maior do que em qualquer outro sector
industrial.
        A nível da União Europeia, a Comissão Europeia tem desenvolvido grandes esforços
no sentido de desenvolver e promover estratégias para minimizar os impactos ambientais
provocados pela actividade da indústria da construção e pelo ambiente construído, e
simultaneamente melhorar as condições para a competitividade da indústria da construção.
        No contexto da Comunicação da Comissão Europeia sobre a competitividade da
indústria da construção [2], os principais aspectos da sustentabilidade que afectam a indústria
da construção foram identificados como sendo os seguintes:
        i)     Materiais de construção amigos do ambiente - Aproximadamente 50% de
               todos os materiais extraídos da crosta terrestre são transformados em materiais
               e produtos para a construção. Quando instalados em edifícios, e incluindo a
               energia durante a sua utilização, representam 40% de toda a energia utilizada.
Estudos e Produtos Especiais                                                         II-721

              Além do mais, esses mesmos materiais quando transformados em resíduos
              sólidos, contabilizam cerca de 50% de todos os resíduos produzidos antes da
              reciclagem ou reutilização;
       ii)    Eficiência energética em edifícios – A construção, operação e consequente
              demolição de edifícios contabiliza aproximadamente 40% de toda a produção
              de energia e contribui para uma percentagem semelhante de emissões de gases
              com efeito de estufa. O potencial para a redução da emissão de gases com
              efeito de estufa, em edifícios existentes ou novos, é maior do que em qualquer
              outro sector, representando consequentemente uma fatia considerável na
              redução de emissões de forma a atingirem-se os objectivos definidos no
              Protocolo de Kyoto;
       iii)   Gestão de desperdícios da construção e/ou demolição – Os desperdícios da
              construção e demolição constituem a maior fonte de resíduos sólidos por peso
              da União Europeia. O armazenamento destes resíduos representa cada vez
              mais dificuldades em muitos países da Europa. É necessário reforçar a ideia da
              minimização dos resíduos sólidos e da reciclagem.
      A necessidade de promover práticas e técnicas eco-eficientes na indústria e de tornar
mais eficiente a utilização e gestão dos recursos e dos resíduos, são assim requisitos
fundamentais do Desenvolvimento Sustentável, e a indústria do aço desenvolve um papel de
extrema importância neste sentido.


2. A SUSTENTABILIDADE DO AÇO

        O aço é normalmente identificado como um material “amigo do ambiente” devido
essencialmente ao seu potencial de reciclagem. No entanto, a percentagem de material
reciclado utilizado na produção de aço depende do respectivo processo de produção. Nas
alíneas seguintes esta questão será abordada, bem como serão analisados e comparados os
diversos impactos produzidos pelos dois processos tradicionais de produção do aço: a
produção em alto-forno (Basic Oxygen Furnace) e a produção em forno de arco eléctrico
(Electric Arc Furnace).

2.1 Produção do aço

        O aço é constituído por uma liga de ferro e carbono, contendo menos de 2% de
carbono e 1% de manganésio e pequenas percentagens de silício, fósforo, enxofre e oxigénio.
A invenção do aço é geralmente atribuída a um inventor inglês, Henry Bessemer, em 1856.
Henry Bessemer fundou a Bessemer Steel Company em Sheffield, Inglaterra, sendo o aço
produzido através da passagem de um caudal de ar através de uma carga de ferro fundido, de
forma a oxidar o material e separar as impurezas, o qual ficou conhecido como o processo
Bessemer. Ainda hoje o aço é produzido com tecnologia baseada neste processo.
        Actualmente o aço é produzido através de dois processos básicos – a partir de
matérias-primas (minério de ferro, calcário e coque) em alto-forno ou a partir de sucata em
forno eléctrico de arco. Cerca de 60% do aço produzido actualmente é feito pelo primeiro
processo, também conhecido por processo integrado. A produção do aço em alto-forno utiliza
entre 25% a 35% de aço reciclado enquanto que na produção do aço em forno de arco
eléctrico essa percentagem é aproximadamente de 95%. Na Fig. 2 está representado um
esquema da produção do aço por ambos os processos.
        O processo da produção do aço tem início com a conversão das matérias-primas –
tanto minério de ferro como sucata – em aço líquido.
II-722                                            V Congresso de Construção Metálica e Mista

        Na produção em alto-forno a primeira parte do processo tem lugar na instalação de
sinterização, onde os minérios de ferro são preparados. O resultado final do processo de
sinterização, o qual consiste num aglomerado de partículas sólidas – sínter, é conduzido ao alto-
forno, onde é adicionado ao coque em camadas alternativas. O coque, por sua vez, é uma
substância combustível que resulta da destilação de carvão no forno de coque. Esta substância é
basicamente um composto de carbono, com elevada resistência mecânica e alto ponto de fusão
que, uma vez no alto-forno, fornece os gases necessários para a fundição dos minérios de ferro.
Assim, no alto-forno o ferro é extraído dos minérios de ferro. Enquanto que os minérios sólidos e
o coque são introduzidos no forno pelo topo, uma corrente de ar muito quente (1200°C) é
introduzida pela parte de baixo provocando a combustão do coque. Desta combustão resulta o
óxido de carbono, o qual reduz o óxido de ferro, separando o ferro e libertando dióxido de
carbono (CO + F2O3 → Fe + CO2). O calor criado pela combustão funde o ferro e os minérios,
dando origem a um material líquido designado “ferro gusa”. Deste processo resulta um resíduo -
a escória, que pode, posteriormente, ser utilizada em outras aplicações industriais (por ex. na
construção de estradas e na produção de cimento). Depois o ferro gusa em estado líquido é
vertido sobre uma camada de sucata de ferro. As substâncias não desejáveis, tais como o carbono
e outros resíduos, são queimados através da injecção de oxigénio puro, produzindo assim o aço
bruto, o qual será posteriormente refinado e graduado.
        Na produção de aço em forno de arco eléctrico a matéria-prima é a sucata proveniente
de desperdícios de aço, materiais de construção, maquinaria, veículos ou aço recuperado do
processo de produção. A sucata é fundida num forno de arco eléctrico. Neste forno a fundição
da matéria-prima é obtida pelo calor fornecido pelo arco voltaico que se forma entre os três
eléctrodos verticais, geralmente de grafite. Durante este processo é comum a injecção de
oxigénio de forma a acelerar a fundição e a queimar o carbono. O aço líquido assim
produzido passa posteriormente pelas mesmas fases de refinação e graduação que no processo
anterior.
Estudos e Produtos Especiais                                                           II-723

                           Fig. 2 – Esquema da produção do aço
       O processo de refinação consiste na inclusão de aditivos químicos de forma a ajustar a
composição química do aço e produzir as diversas classes de graduação do aço. Finalmente o
aço será transformado nos produtos finais (aço laminado).

2.2 Impactos ambientais provocados pela produção do aço

        Das alíneas anteriores pode-se depreender que a indústria siderúrgica é uma indústria
muito intensiva, tanto em termos de materiais como de energia. Mais de metade da grande
quantidade de materiais e energia que entra no processo resulta na produção de efluentes
gasosos e de resíduos sólidos/subprodutos. As emissões mais relevantes são as emissões para
a atmosfera, principalmente no que respeita à emissão de CO2 e outros gases com efeito de
estufa.
        Facilmente se entende que os diferentes processos de produção de aço conduzem a
consumos de energia bastante diferenciados. Enquanto que o consumo de energia na produção
em alto-forno é de aproximadamente 29 GJ por tonelada de aço, na produção em forno de
arco eléctrico esse consumo é de cerca de 10 GJ (ver Fig. 3) [3].
        Em consequência das diferentes percentagens de aço reciclado utilizadas nos
processos de produção de aço descritos anteriormente, facilmente se poderá constatar que as
correspondentes emissões de carbono e de outras partículas são também consideravelmente
inferiores para o forno de arco eléctrico, tornando este um processo mais eficiente em termos
ambientais. Em cada tonelada de aço reciclado são poupados 1.25 toneladas de minério de
ferro, 630 kg de carvão e 54 kg de calcário [4]. Além do mais, o processo de reciclagem requer
menos energia, cria menos resíduos e provoca a emissão de menos quantidades de partículas
poluentes do que a produção da mesma quantidade de aço a partir de matérias-primas.




                Fig. 3 – Energia consumida por processo de produção de aço

       De entre as emissões de partículas poluentes destacam-se as emissão de CO2 e outros
gases com efeito de estufa. Neste caso, a produção de 1kg de aço em forno de arco eléctrico
produz cerca de 462 gr de equivalentes de CO2, enquanto que em alto forno a produção de
igual quantidade de aço produz cerca de 2494 gr de equivalentes de CO2. No gráfico da figura
seguinte estão representados alguns dos principais impactos ambientais provocados pela
produção de uma tonelada de aço de acordo com cada um dos processos descritos
II-724                                          V Congresso de Construção Metálica e Mista

anteriormente [3]. Neste gráfico é possível comparar, em termos percentuais, os impactos
ambientais gerados por cada um dos processos, donde facilmente se verifica o melhor
desempenho ambiental da produção em forno de arco eléctrico.




    Fig. 4 – Impactos ambientais correspondentes aos dois processos de produção de aço


3. ANÁLISE COMPARATIVA AÇO-BETÃO – APLICAÇÃO A UM CASO PRÁTICO

        Como se constata do item anterior, a utilização de aços provenientes de processos de
produção diferentes conduz a impactes ambientais muito diferenciados. Para avaliar as
diferenças em termos de impactes ambientais foi realizado um caso prático [5]. Neste estudo
foi feita uma análise comparativa entre duas soluções estruturais alternativas para uma obra
de arte, cujo desenvolvimento em planta e em alçado se encontram representados na Fig. 5. O
viaduto, com uma extensão total de 364.5 m, faz parte a nova autoestrada entre Mira e
Aveiro. Embora a obra completa compreenda 19 vãos de 6@17 m + 27.2 m + 35 m + 27.2 m
+ 10 @17 m, apenas a parte central da estrutura (27.2 m + 35 m + 27.2 m), por uma questão
de simplicidade, foi considerada na análise. Transversalmente a estrutura é composta por dois
tabuleiros, cada tabuleiro com 14.9 m de largura, e com duas vias de tráfego em cada
direcção. Na Fig. 6 está representado apenas um dos tabuleiros.
        A solução preconizada pelo projectista original consistia numa solução em betão pré-
fabricado, com dupla viga em caixão. A solução alternativa foi definida por uma solução
mista, composta por duas vigas metálicas alma cheia e uma laje em betão solidarizada com as
vigas e funcionando em conjunto. Ambas as soluções se encontram representadas na Fig. 6.
Em ambos os casos as soluções satisfazem os requisitos dos Eurocódigos relevantes em cada
caso, e foi assumida uma vida de serviço de 50 anos.
        A performance ambiental de ambas as soluções foi avaliada com base numa análise de
ciclo de vida, com base nas normas internacionais ISO, série 14040 [6,7,8,9], e com recurso ao
programa de análise BEES [10].
Estudos e Produtos Especiais                                                          II-725




                               Fig. 5 – Planta e alçado da ponte




            Fig. 6a – Solução em betão                    Fig. 6b – Solução mista aço-betão

        Na análise de inventários foram quantificados todos os inputs (quantidade de matérias
primas, quantidades de água e energia) e outputs (emissões de partículas para a atmosfera,
terra e água) correspondentes a todas as fases de produção, desde a extracção de matérias-
primas até ao produto final, pronto para ser transportado do local de fabrico. As fases
seguintes não foram consideradas na análise por não haver, na literatura disponível, dados
suficientes e credíveis para a sua quantificação. Todos os dados relativos aos diversos
materiais construtivos, com excepção do aço estrutural, foram obtidos da base de dados do
programa BEES. No caso do aço, os dados foram obtidos do International Iron and Steel
Institute [3].
        A avaliação de impactos foi efectuada com base na metodologia desenvolvida pela
Society for Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) [10]. Desta análise resultaram
II-726                                          V Congresso de Construção Metálica e Mista

onze índices, os quais estão representados no gráfico da Fig. 7, para cada uma das soluções
estruturais.




                        Fig. 7 – Resultado da performance ambiental

        No gráfico anterior estão representados, para além dos resultados obtidos para a
solução inicial em betão, os resultados obtidos para a solução mista admitindo três cenários
diferentes para a origem do aço estrutural. Assim, no primeiro cenário considerou-se que o
aço utilizado seria inteiramente produzido em alto-forno, no segundo cenário a produção seria
integralmente em forno de arco eléctrico, e finalmente no terceiro cenário considerou-se uma
situação em que 50% do aço fornecido seria produzido pelo primeiro processo enquanto que
os outros 50% seriam produzidos pelo segundo processo. Desta forma, na primeira coluna
está representado o resultado ambiental total obtido para a solução em betão. Comparando
este resultado com o resultado obtido para a solução mista, assumindo-se a origem integral do
aço do forno eléctrico, representado na terceira coluna, observa-se que a solução mista
apresenta claramente um resultado ambiental muito superior à primeira (- 31%). Os resultados
para a solução mista assumindo a produção integral em alto-forno (pior caso possível)
agravam em cerca de 23% os resultados obtidos para a solução em betão. Finalmente, na
quarta coluna está representado o resultado obtido para o cenário composto por 50% de cada
processo de produção, e que seria o caso mais realista no caso de haver incerteza
relativamente à origem do aço. Neste caso o resultado é superior à solução em betão em
apenas - 4%.


4. ESTRATÉGIAS PARA A PRESERVAÇÃO AMBIENTAL

       Com o objectivo de tornar o aço num material mais ecológico e “amigo do ambiente”,
as grandes siderurgias mundiais têm vindo a implementar várias medidas no sentido da
preservação ambiental. Os aspectos de maior preocupação são a diminuição do consumo de
energia e a redução da emissão de gases com efeito de estufa, nomeadamente de dióxido de
carbono.
       Neste sentido, em 2003 o International Iron and Steel Institute (IISI) [11] definiu uma
série de 11 indicadores de sustentabilidade, os quais podem ser utilizados para medir o
desempenho da indústria mundial do aço, a nível económico, ambiental e social. Nestes
indicadores destacam-se os indicadores que medem o desempenho ambiental e que são os
Estudos e Produtos Especiais                                                           II-727

seguintes: emissão de gases com efeito de estufa, eficiência dos materiais, intensidade
energética, reciclagem do aço e sistemas de gestão ambiental. Na tabela 1 são indicados os
índices obtidos com base nas médias dos valores apresentados por 42 indústrias produtoras de
aço, valores correspondentes ao ano fiscal de 2003, e que representam 33% da produção
mundial do aço.

                         Tabela 1 – Índices ambientais do IISI [12]
 Indicador                        Unidades                                           Valor
 Emissão de gases c/ efeito Toneladas de CO2/Ton. de aço bruto produzido                1.6
 estufa
 Eficiência material              %                                                     96.8
 Intensidade energética           GJ/ Tonelada de aço bruto produzido                   19.0
 Reciclagem do aço                % de aço bruto produzido                              42.3
 Sistemas de gestão ambiental     % de companhias certificadas                          85.0

        Nas siderurgias a emissão de dióxido de carbono, gás que contribui para o efeito de
estufa, é o factor mais preocupante. De acordo com a tabela 1, a média obtida para o índice
correspondente foi de 1.6 toneladas de CO2 por cada tonelada de aço produzida, considerando
tanto a produção em alto forno como a produção em forno de arco eléctrico. No entanto, a
industria de produção do aço está determinada em reduzir a emissão destes gases e em tornar
mais eficientes os seus processos de produção. Com este objectivo têm sido desenvolvidos
diversos programas de investigação em todo o mundo. Um destes programas é o programa
europeu ULCOS (Ultra Low CO2 Steelmaking), que tem como objectivo principal o
desenvolvimento de novas formas de produção de aço com reduzidas emissões de gases com
efeito de estufa. Outras medidas têm sido investigadas tais como tecnologias com recurso a
percentagens mínimas de carbono (carbon-light) combinadas com a captação e
armazenamento de CO2, e recurso a energias alternativas tais como gás natural, hidrogénio,
biomassa e electricidade.
        O indicador relativo à eficiência material mede a forma como indústria optimiza o uso
das matérias primas, minimizando simultaneamente a produção de resíduos. Em 2003, o valor
deste índice foi de 97%, indicando claramente a eficiência das siderurgias na utilização de
matérias primas e na produção de resíduos. Com efeito, a Thyssenkrupp Stahl, na Alemanha,
desenvolveu a OxiCup Shaft Furnance que consiste num forno para a produção de ferro a
partir dos resíduos produzidos nos outros fornos (principalmente óleos, sucata e escória). O
ferro proveniente da OXICUP teria alternativamente de ser produzido em alto-forno clássico,
reduzindo desta forma as emissões de CO2 em cerca de 20000 toneladas por ano.
        Um outro exemplo é a Qatar Steel onde desenvolvimentos recentes conduziram à
substituição parcial do carvão nos seus fornos de arco eléctrico por pneus (que de outra forma
seriam depositados em aterros). Por cada tonelada de aço são reciclados 5 kg de pneus e mais
de 3600 toneladas são recicladas por ano, o que faz com a Qatar poupe anualmente
270000$US na compra de matéria-prima.
        O índice da intensidade energética reflecte a relação entre a energia consumida e a
produção do aço, sendo a média dos valores apresentados pelas diversas companhias de 19 GJ
de energia por tonelada de aço produzida. Entre as medidas relativas à eficiência energética
destaca-se a China Steel Corporation (CSC) que em 1993 iniciou a construção de uma rede
integrada de energia em cooperação com uma área industrial vizinha. Através desta rede a
CSC fornece energia à área industrial (vapor, oxigénio, nitrogénio). Actualmente a CSC
vende cerca de 610000 ton. de vapor anuais à área industrial, substituindo cerca de 49000
II-728                                          V Congresso de Construção Metálica e Mista

litros de combustível que a área industrial normalmente utilizaria. As emissões de CO2 na
área reduziram cerca de 142000 ton./por ano.
        O aço é reconhecidamente um material 100% reciclável. Sendo um material
facilmente separável de outros materiais, a taxa de reciclagem do aço é geralmente elevada
em várias regiões do mundo. A indústria do aço recicla uma enorme quantidade de aço em
cada ano. De acordo com as estatísticas do IISI, em 2002 foram recicladas 383 milhões de
toneladas, perfazendo um total de 42.3% da produção mundial do aço nesse ano.
        Um sistema de gestão ambiental consiste numa série de processos e práticas que
permitem a uma organização a avaliação e o melhoramento contínuo do seu desempenho
ambiental e o aumento da sua eficiência operacional. Cada organização estabelece o seu
próprio sistema pelo desenvolvimento da sua política ambiental, implementando a formação e
o controle das operações, monitorizando o progresso e tomando as devidas acções correctivas
quando necessário. De acordo com este índice em 2003, 85% de todos os empregados
trabalhando na produção do aço trabalham em companhias registradas através de normas
internacionais de gestão ambiental tais como a EMAS (Eco-Management and Audit Scheme)
e a ISO14001.
        A CORUS reconheceu o mérito do estabelecimento de um Sistema de Gestão
Ambiental e actualmente mais de 80% de todas as indústrias de produção associadas são
certificadas de acordo com a norma ISO 14001, prevendo ainda que essa percentagem atinja,
em meados de 2006, os 95%.
        De entre as grandes siderurgias mundiais com a preocupação de tornar o seu processo
de produção mais eficiente do ponto de vista ambiental, destaca-se a companhia Japonesa
Nippon Steel. Entre outras estratégias para a promoção da eficiência ambiental em todo o seu
processo de produção, a Nippon Steel tem vindo a implementar medidas que visam a
poupança de energia, a redução da emissão de substâncias poluentes e a diminuição da
produção de resíduos, as quais estão esquematicamente representadas na figura seguinte.




         Fig. 8 – Principais medidas de controlo ambiental na produção de ferro
                              e aço na Nippon Steel (Japão)
Estudos e Produtos Especiais                                                            II-729




5. OBSERVAÇÕES FINAIS

       A indústria da construção é responsável, directa ou indirectamente, por uma proporção
de impactos ambientais bastante significativa, os quais podem comprometer, a médio ou
longo prazo, o futuro das gerações futuras. Portanto, uma das prioridades do sector da
construção deve ser o de desenvolver e fornecer soluções inovadoras com vista à minimização
deste problema. As siderurgias, de forma a contribuir para um Desenvolvimento Sustentável,
têm vindo a realizar um grande esforço no sentido de minimizar os impactos ambientais
associados à produção do aço, principalmente no que diz respeito ao consumo de energia e às
emissões de CO2 e outros gases com efeito de estufa, e no gráfico seguinte são já bem visíveis
os resultados alcançados pela industria de produção do aço, na União Europeia, entre 1970 e
2000.

        120

        100

         80

         60
                        Energia consumida por ton
                        de aço produzida
         40
                        Emissões de CO2 por ton de
         20             aço produzida

          0
                 1977           1980           1985       1990         1995          2000

                    Fig. 9 – Indústria europeia do aço (fonte: Eurofer, Eurostat)


6. REFERÊNCIAS

[1]    Maydl P., “Sustainable Engineering: State-of-the-art and Prospects”, Structural Engi-
       neering International, Volume 14, 3, p. 176-180, 2004.
[2]    Communication from the European Commission: “The Competitiviness of the Con-
       struction Industry” COM (97)539, 1997.
[3]    International Iron and Steel Institute (IISI), “World Steel Life Cycle Inventory –
       Methodology Report 1999/2000”, Committee on Environmental Affairs, 2002.
[4]    de Spot, M., “The application of structural steel to single-family residential construc-
       tion”, Node Engineering Corp., Surrey, B.C., 2002.
[5]    Gervásio, H. e Simões da Silva, L., “Sustainability and life-cycle assessment of steel-
       concrete composite plate girder bridges: A case study”, Proceedings of the 4th Euro-
       pean Conference on Steel an Composite Structures, Maastricht, The Netherlands, pp.
       4.6-61 a 4.6-69, 2005.
[6]    International Standard 14040, “Environmental Management – LCA – Principles and
       Framework”, 1997.
II-730                                           V Congresso de Construção Metálica e Mista

[7]      International Standard 14041, “Environmental Management – LCA – Goal and Scope
         Definition and Inventory Analysis”, 1998.
[8]      International Standard 14042, ”Environmental Management – LCA – Life Cycle Im-
         pact Assessment”, 2000.
[9]      International Standard 14043, “Environmental Management – LCA – Life Cycle In-
         terpretation”, 2000.
[10]     Lippiatt, B., “BEES 3.0 Building for Environmental and Economic Sustainability
         Technical Manual and User Guide”, NISTIR 6916, Gaithersburg, MD: National Insti-
         tute of Standards and Technology, 2002.
[11]     International Iron and Steel Institute, “The measure of our sustainability – Report of
         the world steel industry 2004”, 2004.

Mais conteúdo relacionado

Destaque

Atividade de sistemas operacionais
Atividade de sistemas operacionaisAtividade de sistemas operacionais
Atividade de sistemas operacionaismorgannaprata
 
O que  ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)
O que   ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)O que   ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)
O que  ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)morgannaprata
 
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadores
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadoresLevantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadores
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadoresmorgannaprata
 
04 sistemas operacionais
04   sistemas operacionais04   sistemas operacionais
04 sistemas operacionaismorgannaprata
 

Destaque (9)

Atividade de sistemas operacionais
Atividade de sistemas operacionaisAtividade de sistemas operacionais
Atividade de sistemas operacionais
 
Lay artigo 3
Lay artigo 3Lay artigo 3
Lay artigo 3
 
O que  ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)
O que   ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)O que   ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)
O que  ¦é m- ¦étodo, pesquisa e ci- ¦ência (1)
 
05 internet
05   internet05   internet
05 internet
 
07 writer
07   writer07   writer
07 writer
 
Paloma
PalomaPaloma
Paloma
 
Artigo
ArtigoArtigo
Artigo
 
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadores
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadoresLevantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadores
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de computadores
 
04 sistemas operacionais
04   sistemas operacionais04   sistemas operacionais
04 sistemas operacionais
 

Semelhante a A sustentabilidade do aço e seus processos de produção

MADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOS
MADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOSMADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOS
MADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOSMarcelo Nishi
 
Guia de eficiência energética em vieira do minho
Guia de eficiência energética em vieira do minhoGuia de eficiência energética em vieira do minho
Guia de eficiência energética em vieira do minhoMicael Gonçalves
 
Energia e meio ambiente apresentação no curso de planejamento ambiental
Energia e meio ambiente   apresentação no curso de planejamento ambientalEnergia e meio ambiente   apresentação no curso de planejamento ambiental
Energia e meio ambiente apresentação no curso de planejamento ambientalUniversidade Federal Fluminense
 
Palestra de Fernando João Rodrigues de Barros
Palestra de Fernando João Rodrigues de BarrosPalestra de Fernando João Rodrigues de Barros
Palestra de Fernando João Rodrigues de BarrosADEMI-BA
 
Gestão imobiliária e sustentabilidade
Gestão imobiliária e sustentabilidadeGestão imobiliária e sustentabilidade
Gestão imobiliária e sustentabilidadeVítor Reis
 
Art desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelha
Art desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelhaArt desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelha
Art desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelhaPetiano Camilo Bin
 
PCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdf
PCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdfPCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdf
PCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdfTamiresFelipe3
 
Produção de alumínio no Brasil
Produção de alumínio no BrasilProdução de alumínio no Brasil
Produção de alumínio no BrasilFelipe Wavemaster
 
Gestão ambiental Unidade III
Gestão ambiental Unidade IIIGestão ambiental Unidade III
Gestão ambiental Unidade IIIHarutchy
 
Trabalho engenheria ambietal disciplina poluição das águas - tema rcc
Trabalho engenheria ambietal   disciplina poluição das águas - tema rccTrabalho engenheria ambietal   disciplina poluição das águas - tema rcc
Trabalho engenheria ambietal disciplina poluição das águas - tema rccgrupoanj
 
Acv computadores _engema_2010
Acv computadores _engema_2010Acv computadores _engema_2010
Acv computadores _engema_2010Mirieli Zanetti
 

Semelhante a A sustentabilidade do aço e seus processos de produção (20)

MADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOS
MADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOSMADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOS
MADEIRA ESTRUTURAL NA FORMULAÇÃO DE MÓDULOS CONSTRUTIVOS
 
Prova 2-slides-6
Prova 2-slides-6Prova 2-slides-6
Prova 2-slides-6
 
Guia de eficiência energética em vieira do minho
Guia de eficiência energética em vieira do minhoGuia de eficiência energética em vieira do minho
Guia de eficiência energética em vieira do minho
 
Energia e meio ambiente
Energia e meio ambienteEnergia e meio ambiente
Energia e meio ambiente
 
Energia e meio ambiente
Energia e meio ambienteEnergia e meio ambiente
Energia e meio ambiente
 
Energia e meio ambiente apresentação no curso de planejamento ambiental
Energia e meio ambiente   apresentação no curso de planejamento ambientalEnergia e meio ambiente   apresentação no curso de planejamento ambiental
Energia e meio ambiente apresentação no curso de planejamento ambiental
 
Palestra de Fernando João Rodrigues de Barros
Palestra de Fernando João Rodrigues de BarrosPalestra de Fernando João Rodrigues de Barros
Palestra de Fernando João Rodrigues de Barros
 
Gestão imobiliária e sustentabilidade
Gestão imobiliária e sustentabilidadeGestão imobiliária e sustentabilidade
Gestão imobiliária e sustentabilidade
 
Palestra Sustentabilidade na Construção
Palestra Sustentabilidade na ConstruçãoPalestra Sustentabilidade na Construção
Palestra Sustentabilidade na Construção
 
Art desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelha
Art desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelhaArt desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelha
Art desempenho de concretos com agregados reciclados de cerâmica vermelha
 
PCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdf
PCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdfPCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdf
PCC3231 - Aula 11 Sustentabilodade.pdf
 
Engenharia verde
Engenharia verdeEngenharia verde
Engenharia verde
 
Paula Duarte - LNEG
Paula Duarte - LNEGPaula Duarte - LNEG
Paula Duarte - LNEG
 
Produção de alumínio no Brasil
Produção de alumínio no BrasilProdução de alumínio no Brasil
Produção de alumínio no Brasil
 
Alternativas
AlternativasAlternativas
Alternativas
 
Gestão ambiental Unidade III
Gestão ambiental Unidade IIIGestão ambiental Unidade III
Gestão ambiental Unidade III
 
Trabalho engenheria ambietal disciplina poluição das águas - tema rcc
Trabalho engenheria ambietal   disciplina poluição das águas - tema rccTrabalho engenheria ambietal   disciplina poluição das águas - tema rcc
Trabalho engenheria ambietal disciplina poluição das águas - tema rcc
 
Acv computadores _engema_2010
Acv computadores _engema_2010Acv computadores _engema_2010
Acv computadores _engema_2010
 
Guia de galvanizacao
Guia de galvanizacaoGuia de galvanizacao
Guia de galvanizacao
 
Aula2
Aula2Aula2
Aula2
 

Mais de morgannaprata

Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...
Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...
Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...morgannaprata
 
Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...
Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...
Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...morgannaprata
 
Cartilha sobre plágio
Cartilha sobre plágioCartilha sobre plágio
Cartilha sobre plágiomorgannaprata
 
Modelo refer+¬ncias
Modelo refer+¬nciasModelo refer+¬ncias
Modelo refer+¬nciasmorgannaprata
 
Estrutura do artigo científico
Estrutura do artigo científicoEstrutura do artigo científico
Estrutura do artigo científicomorgannaprata
 
Apostila de metodologia cient+¡fica
Apostila de metodologia cient+¡ficaApostila de metodologia cient+¡fica
Apostila de metodologia cient+¡ficamorgannaprata
 
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooks
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooksLevantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooks
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooksmorgannaprata
 
Exerc+¡cio sobre writer
Exerc+¡cio sobre writerExerc+¡cio sobre writer
Exerc+¡cio sobre writermorgannaprata
 
Atalho para windows xp
Atalho para windows xpAtalho para windows xp
Atalho para windows xpmorgannaprata
 
02 hardware e software
02   hardware e software02   hardware e software
02 hardware e softwaremorgannaprata
 
01 conceitos b+ísicos de inform+ítica
01   conceitos b+ísicos de inform+ítica01   conceitos b+ísicos de inform+ítica
01 conceitos b+ísicos de inform+íticamorgannaprata
 
Dicas de como pesquisar no google
Dicas de como pesquisar no googleDicas de como pesquisar no google
Dicas de como pesquisar no googlemorgannaprata
 

Mais de morgannaprata (20)

Artigo 3
Artigo 3Artigo 3
Artigo 3
 
Lay artigo 2
Lay artigo 2Lay artigo 2
Lay artigo 2
 
Lay artigo pdf
Lay artigo pdfLay artigo pdf
Lay artigo pdf
 
Palom
PalomPalom
Palom
 
Paloma resumo
Paloma resumoPaloma resumo
Paloma resumo
 
Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...
Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...
Desenvolvimento de uma metodologia para gestão...
 
Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...
Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...
Etnomatemática, currículo e práticas sociais do mundo...
 
Cartilha sobre plágio
Cartilha sobre plágioCartilha sobre plágio
Cartilha sobre plágio
 
Modelo refer+¬ncias
Modelo refer+¬nciasModelo refer+¬ncias
Modelo refer+¬ncias
 
Estrutura do artigo científico
Estrutura do artigo científicoEstrutura do artigo científico
Estrutura do artigo científico
 
Apostila de metodologia cient+¡fica
Apostila de metodologia cient+¡ficaApostila de metodologia cient+¡fica
Apostila de metodologia cient+¡fica
 
Slides 1° bimestre
Slides 1° bimestreSlides 1° bimestre
Slides 1° bimestre
 
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooks
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooksLevantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooks
Levantamento de especifica+º+áes t+®cnicas de notebooks e netbooks
 
Exerc+¡cio sobre writer
Exerc+¡cio sobre writerExerc+¡cio sobre writer
Exerc+¡cio sobre writer
 
Atalho para windows xp
Atalho para windows xpAtalho para windows xp
Atalho para windows xp
 
06 br office
06   br office06   br office
06 br office
 
02 hardware e software
02   hardware e software02   hardware e software
02 hardware e software
 
01 conceitos b+ísicos de inform+ítica
01   conceitos b+ísicos de inform+ítica01   conceitos b+ísicos de inform+ítica
01 conceitos b+ísicos de inform+ítica
 
Dicas de como pesquisar no google
Dicas de como pesquisar no googleDicas de como pesquisar no google
Dicas de como pesquisar no google
 
Croqui
CroquiCroqui
Croqui
 

A sustentabilidade do aço e seus processos de produção

  • 1. A SUSTENTABILIDADE DO AÇO Helena Gervásio 1 e Luís Simões da Silva 2 RESUMO O Desenvolvimento Sustentável é uma questão essencial hoje em dia com implicações em todos os sectores da nossa sociedade. A indústria da construção desempenha um papel fundamental nos objectivos do Desenvolvimento Sustentável, não só pela sua contribuição para a economia global como também pelos seus impactos significativos tanto em termos ambientais como em termos sociais. A indústria do aço tem tentado tomar a liderança no que diz respeito à minimização de impactos ambientais associados à produção do aço. Com efeito, as grandes produtoras mundiais de aço têm empreendido, nos últimos anos, numerosos esforços no sentido de reduzir as emissões de gases nocivos ao meio ambiente. Neste artigo é feita uma análise comparativa entre os dois processos de produção do aço mais comuns em termos de impactos ambientais ao longo de todo o processo de produção, desde a extracção das matérias primas, até à produção de uma tonelada de aço pronta para ser transportada para fora da siderurgia. A evidência nos diferentes desempenhos ambientais de ambos os processos de produção do aço é realçada nos resultados de um caso prático onde se fez uma análise comparativa entre os materiais aço e betão, correspondendo a duas soluções estruturais alternativas para uma ponte rodoviária. Finalmente são apresentadas algumas das estratégias implementadas em algumas das mais importantes produtoras de aço para a minimização dos impactos ambientais inerentes ao processo de produção. 1. INTRODUÇÃO Actualmente, os recursos naturais disponíveis são consumidos a uma escala insustentável pelos países industrializados, particularmente no que diz respeito ao recurso a combustíveis fósseis não renováveis. Na União Europeia (UE) metade de todas as matérias- primas retiradas da superfície da terra são utilizadas na construção e mais de ¼ de todos os resíduos sólidos produzidos são provenientes da construção civil [1]. A Construção Sustentável foi definida pela primeira vez em 1994 por Charles Kibert, 1 Mestre em Engenharia de Estruturas, GIPAMB Ltd., Lisboa. 2 Professor Catedrático, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Coimbra, Coimbra.
  • 2. II-720 V Congresso de Construção Metálica e Mista durante a Conferência Internacional sobre Construção Sustentável que teve lugar em Tampa, como “a criação e o planeamento responsável de um ambiente construído saudável com base na optimização dos recursos naturais disponíveis e em princípios ecológicos”. Habitualmente a Sustentabilidade é definida em três dimensões: ecológica, económica e sócio-cultural. A sustentabilidade ecológica tem três objectivos principais: protecção dos recursos (optimização e eficácia na utilização dos recursos materiais, energia, solos e reciclagem), protecção do ecossistema (gestão dos resíduos, emissões, poluentes e utilização da terra) e a protecção da saúde e do bem-estar humano (toxicidade nos seres humanos provocada pelos materiais construtivos). O principal objectivo da sustentabilidade económica é a minimização dos custos relativos ao completo ciclo de vida do sistema construtivo, tendo em consideração todos os requisitos de segurança e qualidade do proprietário. Os aspectos sócio-culturais, tais como bem-estar, saúde, segurança e conforto, são de natureza muito mais subjectiva e consequentemente são muito mais difíceis de quantificar e ter em consideração. Contudo, estes aspectos são cruciais e muitas vezes impõem soluções que contradizem as soluções mais eficazes em termos ambientais e/ou económicos. Uma metodologia para a avaliação da sustentabilidade de um sistema construtivo deve considerar as três dimensões da sustentabilidade referidas nos parágrafos anteriores (ver Fig. 1). A Construção Sustentável implica a adopção dos princípios do Desenvolvimento Sustentável ao ciclo global da construção, desde a extracção de matérias primas até à sua demolição e destino final dos resíduos resultantes – análise do berço à cova – e é um processo holístico que visa estabelecer um equilíbrio entre o ambiente natural e o ambiente construído. Fig. 1 – As dimensões da sustentabilidade Neste artigo os aspectos económico e social não serão abordados por limitações de espaço, sendo o ênfase dado aos aspectos ambientais. A indústria da construção, sendo um dos principais responsáveis pela escassez dos recursos naturais e pela produção de resíduos, desempenha um papel fundamental no Desenvolvimento Sustentável global. Desta forma, para ser considerada uma indústria sustentável tem pela frente um grande desafio, talvez maior do que em qualquer outro sector industrial. A nível da União Europeia, a Comissão Europeia tem desenvolvido grandes esforços no sentido de desenvolver e promover estratégias para minimizar os impactos ambientais provocados pela actividade da indústria da construção e pelo ambiente construído, e simultaneamente melhorar as condições para a competitividade da indústria da construção. No contexto da Comunicação da Comissão Europeia sobre a competitividade da indústria da construção [2], os principais aspectos da sustentabilidade que afectam a indústria da construção foram identificados como sendo os seguintes: i) Materiais de construção amigos do ambiente - Aproximadamente 50% de todos os materiais extraídos da crosta terrestre são transformados em materiais e produtos para a construção. Quando instalados em edifícios, e incluindo a energia durante a sua utilização, representam 40% de toda a energia utilizada.
  • 3. Estudos e Produtos Especiais II-721 Além do mais, esses mesmos materiais quando transformados em resíduos sólidos, contabilizam cerca de 50% de todos os resíduos produzidos antes da reciclagem ou reutilização; ii) Eficiência energética em edifícios – A construção, operação e consequente demolição de edifícios contabiliza aproximadamente 40% de toda a produção de energia e contribui para uma percentagem semelhante de emissões de gases com efeito de estufa. O potencial para a redução da emissão de gases com efeito de estufa, em edifícios existentes ou novos, é maior do que em qualquer outro sector, representando consequentemente uma fatia considerável na redução de emissões de forma a atingirem-se os objectivos definidos no Protocolo de Kyoto; iii) Gestão de desperdícios da construção e/ou demolição – Os desperdícios da construção e demolição constituem a maior fonte de resíduos sólidos por peso da União Europeia. O armazenamento destes resíduos representa cada vez mais dificuldades em muitos países da Europa. É necessário reforçar a ideia da minimização dos resíduos sólidos e da reciclagem. A necessidade de promover práticas e técnicas eco-eficientes na indústria e de tornar mais eficiente a utilização e gestão dos recursos e dos resíduos, são assim requisitos fundamentais do Desenvolvimento Sustentável, e a indústria do aço desenvolve um papel de extrema importância neste sentido. 2. A SUSTENTABILIDADE DO AÇO O aço é normalmente identificado como um material “amigo do ambiente” devido essencialmente ao seu potencial de reciclagem. No entanto, a percentagem de material reciclado utilizado na produção de aço depende do respectivo processo de produção. Nas alíneas seguintes esta questão será abordada, bem como serão analisados e comparados os diversos impactos produzidos pelos dois processos tradicionais de produção do aço: a produção em alto-forno (Basic Oxygen Furnace) e a produção em forno de arco eléctrico (Electric Arc Furnace). 2.1 Produção do aço O aço é constituído por uma liga de ferro e carbono, contendo menos de 2% de carbono e 1% de manganésio e pequenas percentagens de silício, fósforo, enxofre e oxigénio. A invenção do aço é geralmente atribuída a um inventor inglês, Henry Bessemer, em 1856. Henry Bessemer fundou a Bessemer Steel Company em Sheffield, Inglaterra, sendo o aço produzido através da passagem de um caudal de ar através de uma carga de ferro fundido, de forma a oxidar o material e separar as impurezas, o qual ficou conhecido como o processo Bessemer. Ainda hoje o aço é produzido com tecnologia baseada neste processo. Actualmente o aço é produzido através de dois processos básicos – a partir de matérias-primas (minério de ferro, calcário e coque) em alto-forno ou a partir de sucata em forno eléctrico de arco. Cerca de 60% do aço produzido actualmente é feito pelo primeiro processo, também conhecido por processo integrado. A produção do aço em alto-forno utiliza entre 25% a 35% de aço reciclado enquanto que na produção do aço em forno de arco eléctrico essa percentagem é aproximadamente de 95%. Na Fig. 2 está representado um esquema da produção do aço por ambos os processos. O processo da produção do aço tem início com a conversão das matérias-primas – tanto minério de ferro como sucata – em aço líquido.
  • 4. II-722 V Congresso de Construção Metálica e Mista Na produção em alto-forno a primeira parte do processo tem lugar na instalação de sinterização, onde os minérios de ferro são preparados. O resultado final do processo de sinterização, o qual consiste num aglomerado de partículas sólidas – sínter, é conduzido ao alto- forno, onde é adicionado ao coque em camadas alternativas. O coque, por sua vez, é uma substância combustível que resulta da destilação de carvão no forno de coque. Esta substância é basicamente um composto de carbono, com elevada resistência mecânica e alto ponto de fusão que, uma vez no alto-forno, fornece os gases necessários para a fundição dos minérios de ferro. Assim, no alto-forno o ferro é extraído dos minérios de ferro. Enquanto que os minérios sólidos e o coque são introduzidos no forno pelo topo, uma corrente de ar muito quente (1200°C) é introduzida pela parte de baixo provocando a combustão do coque. Desta combustão resulta o óxido de carbono, o qual reduz o óxido de ferro, separando o ferro e libertando dióxido de carbono (CO + F2O3 → Fe + CO2). O calor criado pela combustão funde o ferro e os minérios, dando origem a um material líquido designado “ferro gusa”. Deste processo resulta um resíduo - a escória, que pode, posteriormente, ser utilizada em outras aplicações industriais (por ex. na construção de estradas e na produção de cimento). Depois o ferro gusa em estado líquido é vertido sobre uma camada de sucata de ferro. As substâncias não desejáveis, tais como o carbono e outros resíduos, são queimados através da injecção de oxigénio puro, produzindo assim o aço bruto, o qual será posteriormente refinado e graduado. Na produção de aço em forno de arco eléctrico a matéria-prima é a sucata proveniente de desperdícios de aço, materiais de construção, maquinaria, veículos ou aço recuperado do processo de produção. A sucata é fundida num forno de arco eléctrico. Neste forno a fundição da matéria-prima é obtida pelo calor fornecido pelo arco voltaico que se forma entre os três eléctrodos verticais, geralmente de grafite. Durante este processo é comum a injecção de oxigénio de forma a acelerar a fundição e a queimar o carbono. O aço líquido assim produzido passa posteriormente pelas mesmas fases de refinação e graduação que no processo anterior.
  • 5. Estudos e Produtos Especiais II-723 Fig. 2 – Esquema da produção do aço O processo de refinação consiste na inclusão de aditivos químicos de forma a ajustar a composição química do aço e produzir as diversas classes de graduação do aço. Finalmente o aço será transformado nos produtos finais (aço laminado). 2.2 Impactos ambientais provocados pela produção do aço Das alíneas anteriores pode-se depreender que a indústria siderúrgica é uma indústria muito intensiva, tanto em termos de materiais como de energia. Mais de metade da grande quantidade de materiais e energia que entra no processo resulta na produção de efluentes gasosos e de resíduos sólidos/subprodutos. As emissões mais relevantes são as emissões para a atmosfera, principalmente no que respeita à emissão de CO2 e outros gases com efeito de estufa. Facilmente se entende que os diferentes processos de produção de aço conduzem a consumos de energia bastante diferenciados. Enquanto que o consumo de energia na produção em alto-forno é de aproximadamente 29 GJ por tonelada de aço, na produção em forno de arco eléctrico esse consumo é de cerca de 10 GJ (ver Fig. 3) [3]. Em consequência das diferentes percentagens de aço reciclado utilizadas nos processos de produção de aço descritos anteriormente, facilmente se poderá constatar que as correspondentes emissões de carbono e de outras partículas são também consideravelmente inferiores para o forno de arco eléctrico, tornando este um processo mais eficiente em termos ambientais. Em cada tonelada de aço reciclado são poupados 1.25 toneladas de minério de ferro, 630 kg de carvão e 54 kg de calcário [4]. Além do mais, o processo de reciclagem requer menos energia, cria menos resíduos e provoca a emissão de menos quantidades de partículas poluentes do que a produção da mesma quantidade de aço a partir de matérias-primas. Fig. 3 – Energia consumida por processo de produção de aço De entre as emissões de partículas poluentes destacam-se as emissão de CO2 e outros gases com efeito de estufa. Neste caso, a produção de 1kg de aço em forno de arco eléctrico produz cerca de 462 gr de equivalentes de CO2, enquanto que em alto forno a produção de igual quantidade de aço produz cerca de 2494 gr de equivalentes de CO2. No gráfico da figura seguinte estão representados alguns dos principais impactos ambientais provocados pela produção de uma tonelada de aço de acordo com cada um dos processos descritos
  • 6. II-724 V Congresso de Construção Metálica e Mista anteriormente [3]. Neste gráfico é possível comparar, em termos percentuais, os impactos ambientais gerados por cada um dos processos, donde facilmente se verifica o melhor desempenho ambiental da produção em forno de arco eléctrico. Fig. 4 – Impactos ambientais correspondentes aos dois processos de produção de aço 3. ANÁLISE COMPARATIVA AÇO-BETÃO – APLICAÇÃO A UM CASO PRÁTICO Como se constata do item anterior, a utilização de aços provenientes de processos de produção diferentes conduz a impactes ambientais muito diferenciados. Para avaliar as diferenças em termos de impactes ambientais foi realizado um caso prático [5]. Neste estudo foi feita uma análise comparativa entre duas soluções estruturais alternativas para uma obra de arte, cujo desenvolvimento em planta e em alçado se encontram representados na Fig. 5. O viaduto, com uma extensão total de 364.5 m, faz parte a nova autoestrada entre Mira e Aveiro. Embora a obra completa compreenda 19 vãos de 6@17 m + 27.2 m + 35 m + 27.2 m + 10 @17 m, apenas a parte central da estrutura (27.2 m + 35 m + 27.2 m), por uma questão de simplicidade, foi considerada na análise. Transversalmente a estrutura é composta por dois tabuleiros, cada tabuleiro com 14.9 m de largura, e com duas vias de tráfego em cada direcção. Na Fig. 6 está representado apenas um dos tabuleiros. A solução preconizada pelo projectista original consistia numa solução em betão pré- fabricado, com dupla viga em caixão. A solução alternativa foi definida por uma solução mista, composta por duas vigas metálicas alma cheia e uma laje em betão solidarizada com as vigas e funcionando em conjunto. Ambas as soluções se encontram representadas na Fig. 6. Em ambos os casos as soluções satisfazem os requisitos dos Eurocódigos relevantes em cada caso, e foi assumida uma vida de serviço de 50 anos. A performance ambiental de ambas as soluções foi avaliada com base numa análise de ciclo de vida, com base nas normas internacionais ISO, série 14040 [6,7,8,9], e com recurso ao programa de análise BEES [10].
  • 7. Estudos e Produtos Especiais II-725 Fig. 5 – Planta e alçado da ponte Fig. 6a – Solução em betão Fig. 6b – Solução mista aço-betão Na análise de inventários foram quantificados todos os inputs (quantidade de matérias primas, quantidades de água e energia) e outputs (emissões de partículas para a atmosfera, terra e água) correspondentes a todas as fases de produção, desde a extracção de matérias- primas até ao produto final, pronto para ser transportado do local de fabrico. As fases seguintes não foram consideradas na análise por não haver, na literatura disponível, dados suficientes e credíveis para a sua quantificação. Todos os dados relativos aos diversos materiais construtivos, com excepção do aço estrutural, foram obtidos da base de dados do programa BEES. No caso do aço, os dados foram obtidos do International Iron and Steel Institute [3]. A avaliação de impactos foi efectuada com base na metodologia desenvolvida pela Society for Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) [10]. Desta análise resultaram
  • 8. II-726 V Congresso de Construção Metálica e Mista onze índices, os quais estão representados no gráfico da Fig. 7, para cada uma das soluções estruturais. Fig. 7 – Resultado da performance ambiental No gráfico anterior estão representados, para além dos resultados obtidos para a solução inicial em betão, os resultados obtidos para a solução mista admitindo três cenários diferentes para a origem do aço estrutural. Assim, no primeiro cenário considerou-se que o aço utilizado seria inteiramente produzido em alto-forno, no segundo cenário a produção seria integralmente em forno de arco eléctrico, e finalmente no terceiro cenário considerou-se uma situação em que 50% do aço fornecido seria produzido pelo primeiro processo enquanto que os outros 50% seriam produzidos pelo segundo processo. Desta forma, na primeira coluna está representado o resultado ambiental total obtido para a solução em betão. Comparando este resultado com o resultado obtido para a solução mista, assumindo-se a origem integral do aço do forno eléctrico, representado na terceira coluna, observa-se que a solução mista apresenta claramente um resultado ambiental muito superior à primeira (- 31%). Os resultados para a solução mista assumindo a produção integral em alto-forno (pior caso possível) agravam em cerca de 23% os resultados obtidos para a solução em betão. Finalmente, na quarta coluna está representado o resultado obtido para o cenário composto por 50% de cada processo de produção, e que seria o caso mais realista no caso de haver incerteza relativamente à origem do aço. Neste caso o resultado é superior à solução em betão em apenas - 4%. 4. ESTRATÉGIAS PARA A PRESERVAÇÃO AMBIENTAL Com o objectivo de tornar o aço num material mais ecológico e “amigo do ambiente”, as grandes siderurgias mundiais têm vindo a implementar várias medidas no sentido da preservação ambiental. Os aspectos de maior preocupação são a diminuição do consumo de energia e a redução da emissão de gases com efeito de estufa, nomeadamente de dióxido de carbono. Neste sentido, em 2003 o International Iron and Steel Institute (IISI) [11] definiu uma série de 11 indicadores de sustentabilidade, os quais podem ser utilizados para medir o desempenho da indústria mundial do aço, a nível económico, ambiental e social. Nestes indicadores destacam-se os indicadores que medem o desempenho ambiental e que são os
  • 9. Estudos e Produtos Especiais II-727 seguintes: emissão de gases com efeito de estufa, eficiência dos materiais, intensidade energética, reciclagem do aço e sistemas de gestão ambiental. Na tabela 1 são indicados os índices obtidos com base nas médias dos valores apresentados por 42 indústrias produtoras de aço, valores correspondentes ao ano fiscal de 2003, e que representam 33% da produção mundial do aço. Tabela 1 – Índices ambientais do IISI [12] Indicador Unidades Valor Emissão de gases c/ efeito Toneladas de CO2/Ton. de aço bruto produzido 1.6 estufa Eficiência material % 96.8 Intensidade energética GJ/ Tonelada de aço bruto produzido 19.0 Reciclagem do aço % de aço bruto produzido 42.3 Sistemas de gestão ambiental % de companhias certificadas 85.0 Nas siderurgias a emissão de dióxido de carbono, gás que contribui para o efeito de estufa, é o factor mais preocupante. De acordo com a tabela 1, a média obtida para o índice correspondente foi de 1.6 toneladas de CO2 por cada tonelada de aço produzida, considerando tanto a produção em alto forno como a produção em forno de arco eléctrico. No entanto, a industria de produção do aço está determinada em reduzir a emissão destes gases e em tornar mais eficientes os seus processos de produção. Com este objectivo têm sido desenvolvidos diversos programas de investigação em todo o mundo. Um destes programas é o programa europeu ULCOS (Ultra Low CO2 Steelmaking), que tem como objectivo principal o desenvolvimento de novas formas de produção de aço com reduzidas emissões de gases com efeito de estufa. Outras medidas têm sido investigadas tais como tecnologias com recurso a percentagens mínimas de carbono (carbon-light) combinadas com a captação e armazenamento de CO2, e recurso a energias alternativas tais como gás natural, hidrogénio, biomassa e electricidade. O indicador relativo à eficiência material mede a forma como indústria optimiza o uso das matérias primas, minimizando simultaneamente a produção de resíduos. Em 2003, o valor deste índice foi de 97%, indicando claramente a eficiência das siderurgias na utilização de matérias primas e na produção de resíduos. Com efeito, a Thyssenkrupp Stahl, na Alemanha, desenvolveu a OxiCup Shaft Furnance que consiste num forno para a produção de ferro a partir dos resíduos produzidos nos outros fornos (principalmente óleos, sucata e escória). O ferro proveniente da OXICUP teria alternativamente de ser produzido em alto-forno clássico, reduzindo desta forma as emissões de CO2 em cerca de 20000 toneladas por ano. Um outro exemplo é a Qatar Steel onde desenvolvimentos recentes conduziram à substituição parcial do carvão nos seus fornos de arco eléctrico por pneus (que de outra forma seriam depositados em aterros). Por cada tonelada de aço são reciclados 5 kg de pneus e mais de 3600 toneladas são recicladas por ano, o que faz com a Qatar poupe anualmente 270000$US na compra de matéria-prima. O índice da intensidade energética reflecte a relação entre a energia consumida e a produção do aço, sendo a média dos valores apresentados pelas diversas companhias de 19 GJ de energia por tonelada de aço produzida. Entre as medidas relativas à eficiência energética destaca-se a China Steel Corporation (CSC) que em 1993 iniciou a construção de uma rede integrada de energia em cooperação com uma área industrial vizinha. Através desta rede a CSC fornece energia à área industrial (vapor, oxigénio, nitrogénio). Actualmente a CSC vende cerca de 610000 ton. de vapor anuais à área industrial, substituindo cerca de 49000
  • 10. II-728 V Congresso de Construção Metálica e Mista litros de combustível que a área industrial normalmente utilizaria. As emissões de CO2 na área reduziram cerca de 142000 ton./por ano. O aço é reconhecidamente um material 100% reciclável. Sendo um material facilmente separável de outros materiais, a taxa de reciclagem do aço é geralmente elevada em várias regiões do mundo. A indústria do aço recicla uma enorme quantidade de aço em cada ano. De acordo com as estatísticas do IISI, em 2002 foram recicladas 383 milhões de toneladas, perfazendo um total de 42.3% da produção mundial do aço nesse ano. Um sistema de gestão ambiental consiste numa série de processos e práticas que permitem a uma organização a avaliação e o melhoramento contínuo do seu desempenho ambiental e o aumento da sua eficiência operacional. Cada organização estabelece o seu próprio sistema pelo desenvolvimento da sua política ambiental, implementando a formação e o controle das operações, monitorizando o progresso e tomando as devidas acções correctivas quando necessário. De acordo com este índice em 2003, 85% de todos os empregados trabalhando na produção do aço trabalham em companhias registradas através de normas internacionais de gestão ambiental tais como a EMAS (Eco-Management and Audit Scheme) e a ISO14001. A CORUS reconheceu o mérito do estabelecimento de um Sistema de Gestão Ambiental e actualmente mais de 80% de todas as indústrias de produção associadas são certificadas de acordo com a norma ISO 14001, prevendo ainda que essa percentagem atinja, em meados de 2006, os 95%. De entre as grandes siderurgias mundiais com a preocupação de tornar o seu processo de produção mais eficiente do ponto de vista ambiental, destaca-se a companhia Japonesa Nippon Steel. Entre outras estratégias para a promoção da eficiência ambiental em todo o seu processo de produção, a Nippon Steel tem vindo a implementar medidas que visam a poupança de energia, a redução da emissão de substâncias poluentes e a diminuição da produção de resíduos, as quais estão esquematicamente representadas na figura seguinte. Fig. 8 – Principais medidas de controlo ambiental na produção de ferro e aço na Nippon Steel (Japão)
  • 11. Estudos e Produtos Especiais II-729 5. OBSERVAÇÕES FINAIS A indústria da construção é responsável, directa ou indirectamente, por uma proporção de impactos ambientais bastante significativa, os quais podem comprometer, a médio ou longo prazo, o futuro das gerações futuras. Portanto, uma das prioridades do sector da construção deve ser o de desenvolver e fornecer soluções inovadoras com vista à minimização deste problema. As siderurgias, de forma a contribuir para um Desenvolvimento Sustentável, têm vindo a realizar um grande esforço no sentido de minimizar os impactos ambientais associados à produção do aço, principalmente no que diz respeito ao consumo de energia e às emissões de CO2 e outros gases com efeito de estufa, e no gráfico seguinte são já bem visíveis os resultados alcançados pela industria de produção do aço, na União Europeia, entre 1970 e 2000. 120 100 80 60 Energia consumida por ton de aço produzida 40 Emissões de CO2 por ton de 20 aço produzida 0 1977 1980 1985 1990 1995 2000 Fig. 9 – Indústria europeia do aço (fonte: Eurofer, Eurostat) 6. REFERÊNCIAS [1] Maydl P., “Sustainable Engineering: State-of-the-art and Prospects”, Structural Engi- neering International, Volume 14, 3, p. 176-180, 2004. [2] Communication from the European Commission: “The Competitiviness of the Con- struction Industry” COM (97)539, 1997. [3] International Iron and Steel Institute (IISI), “World Steel Life Cycle Inventory – Methodology Report 1999/2000”, Committee on Environmental Affairs, 2002. [4] de Spot, M., “The application of structural steel to single-family residential construc- tion”, Node Engineering Corp., Surrey, B.C., 2002. [5] Gervásio, H. e Simões da Silva, L., “Sustainability and life-cycle assessment of steel- concrete composite plate girder bridges: A case study”, Proceedings of the 4th Euro- pean Conference on Steel an Composite Structures, Maastricht, The Netherlands, pp. 4.6-61 a 4.6-69, 2005. [6] International Standard 14040, “Environmental Management – LCA – Principles and Framework”, 1997.
  • 12. II-730 V Congresso de Construção Metálica e Mista [7] International Standard 14041, “Environmental Management – LCA – Goal and Scope Definition and Inventory Analysis”, 1998. [8] International Standard 14042, ”Environmental Management – LCA – Life Cycle Im- pact Assessment”, 2000. [9] International Standard 14043, “Environmental Management – LCA – Life Cycle In- terpretation”, 2000. [10] Lippiatt, B., “BEES 3.0 Building for Environmental and Economic Sustainability Technical Manual and User Guide”, NISTIR 6916, Gaithersburg, MD: National Insti- tute of Standards and Technology, 2002. [11] International Iron and Steel Institute, “The measure of our sustainability – Report of the world steel industry 2004”, 2004.