FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
ANA CLARA DE OLIVEIRA FARIAS
ECONOMIA CIRCULAR: APLICAÇÕES DA ESCÓRIA NO ALTO
FORNO
VOLTA REDONDA
2023
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Economia circular: escórias de alto forno, Teses (TCC) de Metalurgia do Pó
tcc sobre os aproveitamentos da escória de alto forno
Tipologia: Teses (TCC)
2023
1 / 56
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FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
ANA CLARA DE OLIVEIRA FARIAS
ECONOMIA CIRCULAR: APLICAÇÕES DA ESCÓRIA NO ALTO
FORNO
VOLTA REDONDA
FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
ECONOMIA CIRCULAR: APLICAÇÕES DA ESCÓRIA NO
ALTO FORNO
Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Produção do UniFOA como requisito à obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Produção. Aluna: Ana Clara De Oliveira Farias Orientadora: Prof.ª MSc Lara Barbosa de Oliveira Prado Coorientadora: Prof.ª DSc. Sirlei Aparecida de Oliveira Bubnoff VOLTA REDONDA 2023
Consagro este estudo antes de tudo a Deus, à minha família, amigos, professores e orientadores que apoiaram interruptamente durante todo o curso.
AGRADECIMENTOS
Consagro este trabalho a todas as pessoas que fizeram parte deste ciclo da minha vida. Gratidão a Deus por ter me dado forças, aos meus pais Rosimeire Pimenta e Waldir Farias por terem concedido a realização deste sonho. Agradeço ao meu irmão Marcos Vinícius Farias, pelo apoio na minha caminhada, que sempre me ajudou no que podia para que esse grande sonho fosse realizado. A todos os educadores, por todas orientações e auxílio durante os meus estudos. A minha orientadora Lara Prado e coorientadora Sirlei Bubnoff por todo carinho e dedicação do meu TCC.
ABSTRACT
The steel sector has great relevance in the global economic scenario and faces significant challenges in waste management, especially blast furnace slag. This study aims to analyze the potential and challenges of implementing the Circular Economy (CE) in the management and use of this waste, seeking to transform it into a valuable resource for the industry. To carry out the research, the bibliographic review methodology was used. In which studies were analyzed that show the application of the circular economy in a steel industry. Therefore, the object of analysis were publications specializing in the circular economy, reports, articles and dissertations. The study revealed that the application of CE in the management of blast furnace slag can bring significant economic, environmental and social benefits. The reuse and recycling of slag, when aligned with CE principles, can reduce costs, minimize environmental impacts and promote innovation in the sector. However, the shift to a circular economy in the steel industry requires a holistic approach, involving public policies, research, sectoral cooperation and awareness. In conclusion, the Circular Economy presents itself as a viable and necessary solution for managing blast furnace slag in the steel industry, with vast opportunities, but also with challenges that require collective effort and strategic vision. The adoption of CE can transform the steel industry into an example of a sustainable industry, aligned with the challenges of the 21st century. Keywords: Slag, Reuse, Steelmaking.
LISTA DE SIGLAS
Al 2 O 3 Alumínio CaO (^) Óxido de cálcio EC (^) Economia Circular MgO (^) Magnésio Mn (^) Manganês CaCO (^3) Carbonato de Cálcio CO (^2) Dióxido de carbono CE (^) Comissão Europeia
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Estudo sobre as reutilizações da escória 35 Tabela 2: Estudo sobre as reutilizações da escória de acordo com a economia circular
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Oportunidades na reutilização da escória 41 Quadro 2: Desafios na reutilização da escória
1 INTRODUÇÃO
Com a origem da primeira Revolução Industrial, a produção em larga escala tem se tornado, progressivamente, o paradigma dominante nas indústrias globais (SOETE; FREEMAN, 2012). Isso impulsionou um incremento nos hábitos de consumo, que por consequência levou a um aumento na extração de matérias- primas. As matérias-primas, que podem ser de origem vegetal, animal ou mineral, são indispensáveis para a produção de uma variedade de produtos (SCHMIDT, 2021). O Brasil, com seus baixos custos de produção, vasta riqueza mineral e esforços laborais, apresenta vantagem competitiva na produção de aço (MELLO, 2016). Atualmente, a mudança para uma economia circular, alimentada pelas tecnologias da Indústria 4.0, emerge como uma oportunidade para que diferentes partes interessadas, incluindo empresas, consumidores e governo se beneficiem (STOCK, 2016). A Economia Circular é uma conduta necessária para lidar com a gestão de resíduos ambientais, tanto na extração de matérias-primas quanto no descarte de produtos utilizados, permitindo a reciclagem e reutilização dos materiais. O controle da geração e destino dos resíduos é uma maneira adicional de economizar não se trata apenas da produção de produtos, mas também da preocupação com a sua disposição apropriada após a utilização (LORA, 2000). Atualmente, a economia circular tem se tornado cada vez mais relevante, e diversas empresas e governos têm se esforçado para implementar práticas mais sustentáveis de fabricação e custos. Assim, o valor do recurso natural extraído permanece em circulação para garantir que produtos, componentes e materiais continuem funcionando com o máximo de utilidade possível (ELLEN MACARTHUR FOUNDATION, 2015). Portanto a questão central desse trabalho, é analisar como pode-se aproveitar a escória de alto forno. Uma vez que a indústria siderúrgica produz
diversos tipos de resíduos durante o processamento produção do aço, lama e escórias provenientes do alto-forno. 1.1 Problema de Pesquisa Quais os aproveitamentos para a escória de alto forno através da economia circular. 1.2 Justificativa A Economia Circular, vista como um novo paradigma econômico, propõe uma forma alternativa de encarar a produção e o consumo de bens, de forma a manter constantemente em circulação os recursos utilizados. Neste sentido, a escória de alto forno, que atualmente é vista como um resíduo, poderia ser utilizada como um recurso útil. Conforme delineado pela Ellen MacArthur Foundation (2015), é preconizado que o valor intrínseco dos recursos naturais extraídos seja mantido em circulação contínua, visando preservar a utilidade máxima de produtos, componentes e materiais em todos os momentos. Neste contexto, torna-se de suma importância abordar a otimização da aplicação da escória de alto forno dentro da perspectiva da Economia Circular. Ainda, ao oferecer a redução da geração de desperdícios e fomentar a reutilização de materiais, estamos pavimentando o caminho para a conservação de recursos naturais, atenuação dos efeitos das mudanças climáticas e fomento de uma sociedade mais sustentável (op. cit., 2015). Dessa maneira, é vital conduzir análises aprofundadas sobre as maneiras práticas de maximizar a aplicação da escória de alto forno, bem como discernir os impactos ambientais associados ao seu manejo (VALKOKARI et al ., 2018). Por outro lado, uma ampla gama de estudos e análises deverão ser realizados para investigar tecnicamente a viabilidade, as possíveis aplicações para o reaproveitamento da escória de alto forno e as implicações ambientais
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 ECONOMIA CIRCULAR E A SUSTENTABILIDADE
A economia circular (EC) é uma definição que associa a expansão econômica a um melhor aproveitamento de recursos oriundo, por meio do crescimento de novos modelos de negócios e da aprimoração nos processos de produção com menor impacto ambiental segundo a (CONFEDERAÇÃO NACIONAL INDÚSTRIA, 2018). Atualmente, a União Europeia (UE) tem se destacado na promoção e implementação da economia circular, reduzindo as emissões de CO2, estimulando o crescimento econômico e criando oportunidades de emprego de acordo com o (SERVIÇO DE ESTUDOS DO PARLAMENTO EUROPEU, 2023). Em março de 2020, a Comissão Europeia (CE) preparou o primeiro conjunto de medidas para ativar a transição para uma economia circular, conforme previsto no plano de ação para uma EC, para cumprir o objetivo da UE de atingir a normalização climática até 2050. A sustentabilidade e a circularidade devem ser incorporadas em todas as fases da cadeia de valor para alcançar uma economia totalmente circular, desde a concepção até a produção e até o consumidor final (op. cit., 2023). A perspectiva para a UE até 2030 é de elevação da produtividade de recursos em 32% e de redução das projessões de dióxido de carbono em 48% (BORSCHIVER; TAVARES, 2022). A transição para a economia circular traz melhoras para o ambiente, o aumento económico e a saúde humana, resultando em melhores condições de vida para a população (CONFEDERAÇÃO NACIONAL INDÚSTRIA; 2018). O objetivo da economia circular é promover a diminuição, reaproveitamento, restabelecimento e reciclagem de objetos e energia. A economia circular é vista como uma ferramenta importante para resolver a disparidade entre o desenvolvimento econômico e o crescimento no consumo de processos. Ela funciona atualizando o conceito de extinção da economia linear por novos fluxos circulares de recuperação, reparação e reciclagem em uma ação integrada. Seu modelo une a sustentabilidade do meio ambiente com estratégias
de negócios. A transição para a aplicação da economia circular na indústria tem sido discutida como uma forma de promover a sustentabilidade e a competitividade do setor produtivo (LATIKOS, 2015). Ela está diretamente alinhada com os processos de reaproveitamento e recuperação de produtos, com o objetivo de evitar a geração de resíduos que seriam descartados (GONZALEZ, 2018). Seu objetivo é garantir que, antes de ser descartado, um produto passe por subprocessos que o tornem adequado para ser consumido ou utilizado novamente, criando um circuito cíclico, como ilustrado na figura 1. Figura 1: Modelo da economia circular. Fonte: SERVIÇO DE ESTUDOS DO PARLAMENTO EUROPEU (2023). A figura 1, descreve o andamento da economia circular: 1.º. Matéria-prima: A economia circular começa com a escolha de matérias-primas sustentáveis e renováveis, sempre que possível. 2.º. Concepção responsável: Os produtos são organizados considerando sua durabilidade, facilidade de reparo e possibilidade de reutilização. 3.º. Produção: O processo de fabricação usa métodos que economizam energia e evitam desperdícios.
ocorra. Esse exemplo econômico oferece novas chances de negócios, parceria, preservação e aumento do capital natural, contribuindo significativamente para a educação ambiental social, econômica e ambiental. A prática da Economia Circular vai além do gerenciamento de resíduos e reciclagem. E busca uma abordagem mais ampla, em que produtos, componentes e materiais circulem de maneira eficiente nos ciclos técnicos e/ou biológicos (GONÇALVES; BARROSO, 2019). Ela promove novas formas de transações e relações empresariais, com foco no desempenho dos serviços e produtos oferecidos ao consumidor. O que implica em processos renovados de reparação, manutenção, reutilização e renovação nas linhas de produção, transformando o produtor em usuário por meio de contratos e serviços (op. cit., 2019). As empresas que adotam a Economia Circular aumentam sua competitividade ao estabelecer relacionamentos de longo prazo com clientes e fornecedores. Elas reduzem sua dependência de matérias-primas, que se surgem cada instante mais escassas e caras ao longo do tempo. Além disso, essas empresas estão mais preparadas para enfrentar adversidades futuras, transmitem uma imagem positiva para a sociedade e conseguem melhorar a qualidade e reduzir os custos de produção (op. cit., 2019). No Brasil, como destaca (SPILKI; ARAÚJO, 2019), a implementação da economia circular na indústria enfrenta problemas ligado à falta de incentivos governamentais, à falta de capacitação técnica e à necessidade de mudanças culturais e de comportamento por parte dos consumidores e das empresas. E o fechamento de linhas das cadeias de produção está ganhando importância porque, mesmo com o aumento da aplicabilidade, a flexibilidade de muitos recursos não renováveis, como metais e biocombustível, não é suficiente para atender a demanda de recursos humanos atuais. E, a regeneração do ambiente capacitâncias de medidas renováveis, como florestas e água, é menor do que as taxas de extração desses recursos (BRAUNGART; MCDONOUGH, 2008).
2.2 SIDERURGIA
A siderurgia é uma das indústrias mais antigas e fundamentais da humanidade, sendo responsável pela fabricação de ferro e aço. Esses utensílios são amplamente aproveitados em diversas aplicações, como a construção civil e a fabricação de automóveis (STUBBLES, J., 2009). No contexto brasileiro, a indústria siderúrgica teve seu embrião no século XX, inicialmente fomentada por investimentos privados. No entanto, foi na década de 1940, com a injeção de capital público e a fundação de empresas estatais, que o setor começou a ganhar corpo de maneira significativa, marcando a abertura de um novo ciclo de expansão na indústria siderúrgica do país (BARROS, 2015). A década de 1980, no entanto, trouxe desafios significativos, com o governo enfrentando dificuldades para manter os níveis de investimento e manutenção necessários. Isso levou à decisão de transferir a gestão dessas empresas para o setor privado, uma mudança que se evidenciou na década de 1990, quando começou o processo de privatização das siderúrgicas, trazendo um influxo significativo de capital para o setor (op. cit., 2015). O aumento da indústria siderúrgica no Brasil ocorreu na década de 1900 e 1940 foi marcado pela formação de empresas e evolução da capacidade produtiva. A produtividade no Brasil não cresceu muito dentro dos setores econômicos, não por causa da participação de setores pouco produtivos na organização produtiva, mas sim porque a eficiência dentro dos setores econômicos cresceu pouco. A siderurgia desempenhou um papel crucial na fase da Revolução Industrial. Com o início da década de 1990, com o progresso do conceito neoliberal e a globalização dos mercados, o setor decorreu por um intenso processamento de reestruturação, incluindo privatizações, fusões e aquisições por grupos internacionais, direcionando-se cada vez mais para o mercado global (CROSSETTI; FERNANDES, 2005). O setor siderúrgico brasileiro tem crescido nos últimos anos, com aumento da participação no mercado internacional. O Brasil ocupa a décima posição como maior produtor e o décimo primeiro como maior exportador de aço bruto no mundo, devido aos baixos custos de produção de aço no país. A riqueza mineral do Brasil, com a quinta maior reserva de minério de ferro do mundo, e o valor dos