É uma ideia maravilhosa. Eliminar as emissões de dióxido de carbono provenientes da produção de aço (que é responsável por cerca de 8% das emissões antropogénicas de gases com efeito de estufa, três vezes a quantidade libertada pela aviação civil) utilizando electricidade em vez de produtos químicos para libertar o ferro do seu minério. Funciona para metais não ferrosos como o alumínio, então por que não para metais ferrosos? Duas empresas estão a tentar, com graus variados de sucesso, enquanto uma terceira está a adaptar-se ao ambiente livre de produtos químicos para o tornar mais ecológico.
Novas tecnologias prometem aço verde ao substituir processos intensivos em carbono por eletrólise e métodos baseados em metano (Getty Images)
Na siderurgia tradicional, o minério de ferro é tratado com agentes redutores que eliminam o oxigênio, deixando para trás o ferro metálico. Os agentes redutores em questão são o monóxido de carbono (CO) produzido pela combustão parcial do coque ou uma mistura de hidrogénio e CO produzida pela reacção do metano do gás natural com o vapor. A reação com monóxido de carbono produz CO2; A reação com hidrogênio produz água.
Mas esse não é o fim da questão. O minério de ferro resultante está repleto de impurezas retidas, principalmente sílica, alumina e fósforo. Tem de ser mais desenvolvido, para reduzir a pegada de carbono e, ao mesmo tempo, eliminá-la e reduzi-la. Um processo fácil e limpo de uma etapa seria, portanto, bem-vindo.
A Electra, uma empresa com sede em Boulder, Colorado, desenvolveu uma versão de “eletroextração” que é comumente usada para processar minérios de cobre. Como explica Kevin Galloway, vice-presidente de produtos da empresa, galvanizar o ferro envolve dissolver o ferro em ácido sulfúrico, que libera sílica, alumina e fósforo, e depois passar uma corrente pela solução, um processo chamado eletrólise, para plaquear o próprio ferro em um eletrodo. Faça isso com cuidado e o resultado será uma folha de ferro puro.
A empresa provou que seu processo funciona e agora tenta passar dos protótipos de laboratório para a produção industrial. Assim, foi iniciada a construção de uma instalação de demonstração que visa extrair 500 toneladas de minério de ferro por ano. É claro que a produção de um alto-forno moderno é de 2 milhões a 4 milhões de toneladas por ano, mas está prevista a construção de um modelo que produzirá 200.000 toneladas por ano.
Esta modularidade reduzirá os custos de capital iniciais. Além do elevado valor do processo electra de ferro puro (por exemplo, pode ser utilizado para fabricar ímanes especializados) em comparação com a produção tradicional de ferro, e o facto de poder competir com minérios de baixa qualidade, que as siderúrgicas agora retêm, espera Galloway, a empresa precisa de avançar para iniciar uma série de operações. Empresas como estas tentam medir a produtividade comercial.
A Boston Metal, uma empresa em Woburn, Massachusetts, está realmente enfrentando dificuldades neste vale. Seu processo também utiliza eletrólise, embora exija a fusão do ferro em temperaturas acima de 1.538 °C, em vez dos 60 °C exigidos pela eletrólise. Baseia-se na dissolução dos minerais em uma mistura fundida de outros óxidos metálicos e na passagem de uma corrente elétrica através da mistura. O ferro líquido puro desce para o fundo do recipiente de reação. As impurezas, chamadas coletivamente de escória, permanecem dissolvidas no óxido fundido.
Funcionava em laboratório e o chefe da empresa, Tadeu Carneiro, esperava crescer em cooperação com uma siderúrgica. Mas a ideia está agora congelada depois do que a empresa descreveu em fevereiro como “uma falha crítica de equipamento” nas suas instalações no Brasil, que estava a implementar a ideia num metal de alto custo chamado nióbio. Boston diz que também está fechando as portas em Weber.
O Hertha, o terceiro do trio verde-aço, é também o mais novo e indiscutivelmente o maior. A sua fundadora, Lauren Meroy, desenvolveu um processo de redução química que aquece o metano puro para que este se decomponha em hidrogénio e carbono, um processo chamado pirólise. Uma proporção deste hidrogênio e carbono é então injetada na mistura fundida de minério para reduzir o óxido a ferro e ajustar o teor de carbono do metal líquido resultante. Enquanto isso, a sílica, a alumina e o fósforo são removidos como escória por reações químicas como óxido de cálcio e magnésio. Então, como no estilo do metal de Boston, o ferro afunda sob a escória para facilitar a extração.
O recipiente de reação da Hertha é um forno elétrico a arco – um equipamento padrão comumente usado para reciclar sucata de aço. O protótipo de laboratório do Dr. Meroy já produz, portanto, várias centenas de toneladas de ferro por ano. Planeja atingir 10 mil toneladas até o final de 2027 e ter modelos de tamanho real produzindo entre 300 mil e 500 mil toneladas até 2030.
Como mostra a sorte da Boston Metal, o caminho para a produção de qualquer startup é difícil. Mas tanto os métodos da Electra como os da Hertha parecem ser caminhos mais promissores para a produção de aço verde, escolhidos por empresas estabelecidas como a ArcelorMittal e a ThyssenKrupp, que utilizam hidrogénio caro produzido electroliticamente como agente redutor.
A Elektra elimina o intermediário ao usar eletricidade diretamente em vez de produzir hidrogênio, enquanto o processo de produção de hidrogênio do Hertha é mais barato do que a eletrólise. Dr. Meroy, no entanto, faz questão de ressaltar que seu método poderia ser adaptado para usar hidrogênio eletrolítico e, assim, tornar-se completamente verde, se o custo desse gás cair o suficiente.
Ainda não se sabe se essas empresas conseguirão cruzar o vale da morte. Mas embora o aço verde possa não ser tão entusiasmante como fabricar veículos eléctricos, ou voar menos com um desempenho emocionante, não é menos importante.
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