O Impacto Ambiental da Indústria do Cimento e Caminhos para a Sustentabilidade

A indústria do cimento desempenha um papel crucial no desenvolvimento global, sendo a base para a infraestrutura e construção civil. No entanto, sua produção tem um impacto ambiental expressivo, especialmente na emissão de gases de efeito estufa.

O cimento, ingrediente essencial do concreto, está diretamente relacionado a cerca de 7% das emissões globais de CO2, tornando sua produção um desafio para a sustentabilidade.

A Produção de Cimento e Suas Emissões de Carbono

Desde o século XIX, a produção de cimento tem crescido constantemente, acompanhando a urbanização e o aumento populacional. Em 2021, foram produzidos globalmente cerca de 4,4 bilhões de toneladas desse material, com previsões indicando um crescimento contínuo até 2050. O processo de fabricação libera CO2 em duas etapas principais: 

• Decomposição do calcário (CaCO3): Aproximadamente 50% das emissões vêm da transformação do calcário em óxido de cálcio (CaO), liberando CO2.
• Queima de combustíveis fósseis: Cerca de 40% das emissões decorrem da necessidade de altas temperaturas nos fornos industriais, normalmente alimentados por carvão e óleos combustíveis.

Os principais emissores são China, Índia, Europa e Estados Unidos, sendo que a Índia aumentou significativamente sua produção ao longo das últimas décadas. Diante desse cenário, alcançar as metas climáticas estabelecidas pelo Acordo de Paris exige mudanças significativas na indústria.

Para o setor de cimento, uma indústria que contribui significativamente para as emissões globais de gases de efeito estufa, o Acordo de Paris exige uma reavaliação estratégica e recalibração de suas operações. Este setor desempenha um papel crucial no desenvolvimento de infraestrutura global e é indispensável para a construção e urbanização modernas. No entanto, seus processos de fabricação tradicionais, muitas vezes dependentes de práticas intensivas em carbono, levando a emissões substanciais de CO2 e outros gases de efeito estufa.

Mitigação da Pegada de Carbono na Produção de Cimento

A mitigação da pegada de carbono da produção de cimento envolve várias estratégias. Uma abordagem crucial é a integração de matérias-primas e combustíveis alternativos, que podem reduzir a proporção de clínquer para cimento e diminuir a dependência de combustíveis fósseis. Além disso, a implementação de tecnologias de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) mostra-se promissora na captura de emissões de CO2 da produção de cimento antes que sejam liberadas na atmosfera.

Melhorias na eficiência energética e recuperação de calor residual são essenciais para reduzir a demanda de energia e, consequentemente, a pegada de carbono.

Para mitigar os impactos ambientais, a indústria tem investido em diversas estratégias inovadoras. Algumas medidas incluem:

• Uso de matérias-primas alternativas: A incorporação de escória de alto-forno, cinzas volantes, argila calcinada, sílica ativa e pozolanas naturais reduz a necessidade de clínquer, que é o principal responsável pelas emissões. Os Materiais Cimentícios Suplementares (SCMs), compreendendo cinzas volantes, cimento de escória, sílica ativa e pozolanas naturais, oferecem o potencial de substituir porções de cimento Portland em misturas de concreto, reduzindo assim a pegada de carbono geral associada à produção de cimento. Notavelmente, os SCMs melhoram o desempenho do concreto ao mesmo tempo que diminuem a necessidade de cimento. Este benefício duplo contribui para a sustentabilidade do setor da construção ao reduzir tanto o impacto ambiental quanto a demanda pelo material intensivo em recursos.

• Eficiência energética: Melhorias tecnológicas permitem a reutilização de calor residual e processos de produção mais eficientes, diminuindo o consumo de energia.

• Combustíveis alternativos: Biomassa, resíduos sólidos urbanos e até hidrogênio vêm sendo testados para substituir combustíveis fósseis.

• Captura e armazenamento de carbono (CCUS): Tecnologias para capturar e reutilizar o CO2 emitido estão em desenvolvimento, com previsão de aplicação em larga escala até 2030. Ao capturar CO2 de usinas de energia, fábricas de cimento ou outros processos intensivos em emissões, o gás de efeito estufa é desviado da atmosfera e impedido de contribuir para as mudanças climáticas. Este CO2 capturado pode então ser utilizado de várias maneiras. Uma aplicação da CCU é a incorporação de CO2 capturado na própria mistura de concreto. Isso pode ser obtido pela conversão química de CO2 em carbonatos mineralizados, que podem atuar como um SCM. Esses carbonatos podem ser usados como uma mistura mineral no concreto, substituindo parcialmente o cimento tradicional. Ao utilizar CO2 dessa maneira, o processo de carbonatação é aprimorado, levando ao aumento do sequestro de carbono dentro do concreto e reduzindo a pegada de carbono geral do material.

O Papel do Monitoramento de Oxigênio na Qualidade e Sustentabilidade

O monitoramento de oxigênio nos fornos de cimento é um fator crucial para otimizar a eficiência da combustão e minimizar as emissões de CO2. A queima eficiente de combustíveis requer um controle preciso da relação entre oxigênio e combustível para evitar excesso de ar, que pode reduzir a eficiência térmica, ou deficiência de oxigênio, que pode resultar em emissões de poluentes como monóxido de carbono (CO) e material particulado.

Além disso, um controle preciso do oxigênio influencia diretamente a qualidade do clínquer produzido, impactando a resistência e durabilidade do cimento. A utilização de sensores avançados e sistemas de monitoramento contínuo permite ajustes em tempo real, reduzindo o desperdício de energia e melhorando a sustentabilidade do processo.

No controle de combustão industrial, a medição precisa dos gases de exaustão é essencial para otimizar a eficiência energética e reduzir emissões. As sondas Oxitec e COMTEC, permitem um monitoramento preciso dos gases de combustão em tempo real. Essas tecnologias garantem um controle mais eficiente do processo, alinhado às exigências ambientais.

Sonda Comtec instalada na saída do moinho para monitoramento de O2

A sonda Oxitec é projetada para medir com precisão o oxigênio (O?) na combustão, ajudando a otimizar a queima e reduzir emissões. Já a COMTEC é um analisador InSitu que mede O? e COe (soma de moléculas não queimadas de hidrocarbonetos), permitindo ajuste fino da combustão em tempo real e minimizando perdas energéticas.

Sonda Comtec instalada na saída do moinho para monitoramento de atmosfera

O Futuro da Indústria Cimenteira

O setor cimenteiro está se alinhando aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU, especialmente nas áreas de inovação industrial, cidades sustentáveis e ação climática. Empresas ao redor do mundo já estão desenvolvendo cimentos de baixo carbono, que podem revolucionar o setor, reduzindo drasticamente as emissões.

A transição para um modelo mais sustentável é fundamental para garantir o equilíbrio entre desenvolvimento econômico e preservação ambiental. Com investimentos contínuos e regulamentações adequadas, a indústria do cimento pode reduzir sua pegada de carbono e contribuir para um futuro mais sustentável.

REFERENCIAS:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435121001975#fd1

https://www.enotec.com/en/Products