A produção de cimento pode dobrar sem aumentar as emissões de gás carbônico (CO2) por meio de uma nova técnica criada na Escola Politécnica (Poli) da USP. O método realiza de forma mais racional o controle, seleção e combinação das matérias-primas usadas para produzir o cimento, aumentando a qualidade e a maleabilidade do produto e permitindo substituir grande parte do material responsável pela emissão de CO2, podendo reduzir as emissões em 40%. A técnica teve sua eficiência comprovada no aumento da resistência do concreto em laboratório. A Poli negocia parceria com indústrias de cimento para aperfeiçoar a tecnologia e aplica-la na produção.
Técnica permite reduzir a quantidade de água utilizada na produção de cimento
O cimento Portland tradicional é composto basicamente por argila e calcário, substâncias que, quando fundidas no forno em alta temperatura, se transformam em pequenas bolotas chamadas de clínquer. Esses grãos de clínquer são moídos com gipsita (matéria-prima do gesso) até virarem pó. “Estima-se que para cada tonelada de clínquer são emitidos entre 800 e 1.000 quilos de CO2, incluindo o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil (de 60 a 130 quilos por tonelada de clínquer)”, diz o professor Vanderley John, da Poli, um dos responsáveis pelo projeto. “A indústria busca alternativas para aumentar a ecoeficiência do processo substituindo parte do clínquer por escória de alto-forno de siderurgias e cinza volante, resíduo de termelétricas movidas a carvão. O problema é que a indústria do aço e a geração de cinza crescem menos que a produção de cimento, o que inviabiliza essa estratégia a longo prazo”.
A tecnologia consiste basicamente em aumentar a proporção de filler na fórmula do cimento Portland, adicionando dispersantes orgânicos que afastam as partículas do material e possibilitam menor uso de água na mistura com o clínquer. O filler é uma matéria-prima à base de pó de calcário que dispensa tratamento técnico (calcinação), processo que na fabricação do cimento é responsável por mais de 80% do consumo energético e 90% das emissões de CO2. Empregado desde 1970, a quantidade de filler na fórmula do cimento não poderia ser alta porque havia o risco de comprometer a qualidade do produto. “Em laboratório, foi possível chegar a teores de 70% de filler, sendo que atualmente ele está entre 10% e 30%”, afirma John. “Com isso será possível dobrar a produção mundial de cimento sem construir mais fornos e, portanto, sem aumentar as emissões”.
O método utilizado pela Poli combina matérias-primas simples com ferramentas e conceitos avançados, a começar pelo controle e seleção das substâncias que compõem o cimento. “A tecnologia é baseada em modelos de dispersão e empacotamento de partículas que possibilita organizar os grãos por tamanho, favorecendo a maleabilidade do cimento”, diz Rafael Pileggi, professor da Poli que também coordena o projeto. “Por meio da reologia, ramo da ciência que estuda o escoamento dos fluidos, obteve-se misturas fluidas com baixo teor de clinquer e outros ligantes como a escória. Também foi possível reduzir a quantidade de cimento e água utilizados na produção de concreto, sem perda da qualidade”.
Tecnologia
De acordo com Bruno Damineli, doutorando da Poli que pesquisa concretos de baixo consumo, “um concreto de alta resistência com o novo método de produção de cimento pode utilizar 120 quilos por tonelada, ao invés dos 500 quilos usados atualmente”. O professor Pileggi aponta que novos estudos irão desenvolver tecnologias que permitam a moagem e a seleção de partículas em larga escala e de forma competitiva. Para John, “a adoção da tecnologia pode ser progressiva, avançando à medida que a indústria ganha experiência e ajusta seu modelo de negócio. Em algumas aplicações, particularmente em concreto armado exposto a ambiente externo, sistemas com altos teores de filler podem apresentar problemas de durabilidade, o que exigirá o desenvolvimento de soluções inovadoras, seguras e de baixo custo”.
De acordo com Bruno Damineli, doutorando da Poli que pesquisa concretos de baixo consumo, “um concreto de alta resistência com o novo método de produção de cimento pode utilizar 120 quilos por tonelada, ao invés dos 500 quilos usados atualmente”. O professor Pileggi aponta que novos estudos irão desenvolver tecnologias que permitam a moagem e a seleção de partículas em larga escala e de forma competitiva. Para John, “a adoção da tecnologia pode ser progressiva, avançando à medida que a indústria ganha experiência e ajusta seu modelo de negócio. Em algumas aplicações, particularmente em concreto armado exposto a ambiente externo, sistemas com altos teores de filler podem apresentar problemas de durabilidade, o que exigirá o desenvolvimento de soluções inovadoras, seguras e de baixo custo”.
“O estudo atual mostrou que é possível mudar a forma como se fabrica cimento, concretos e argamassas”, comemora John. “Agora é preciso desenvolver uma tecnologia de moagem sofisticada em escala industrial”, complementa. A Poli negocia parcerias com as indústrias cimenteiras para aperfeiçoar e transferir o método. A emissão de CO2 varia conforme a tecnologia e matéria-prima utilizada na produção. “Tomando como base o cimento brasileiro, a técnica desenvolvida no estudo poderia reduzir o fator de emissão de CO2 de 610 quilos por tonelada de cimento para 360 quilos por tonelada, ou seja, 40% a menos”, ressalta.
Segundo John, a demanda mundial anual por cimento é de 3,6 bilhões de toneladas por ano e o consumo deve aumentar 2,5 vezes até 2050, em especial devido à demanda dos países em desenvolvimento. “Sem inovações, o setor poderá ser responsável por até 20% do total de CO2 emitido na atmosfera, nível que hoje está em 5%”, destaca. Uma das soluções para reduzir as emissões é adotar a tecnologia de sequestro de carbono, mas o uso seria proibitivo, em especial para as nações em desenvolvimento. “A Agência Internacional de Energia (IEA) estima em US$ 800 bilhões o investimento necessário para implantar uma infraestrutura para captar CO2”.
O professor John “aponta que a técnica desenvolvida na Poli amplia a produção sem investir na produção de mais fornos, o que implicaria também em não aumentar o consumo de combustível na operação. Uma fábrica de cimento padrão custa a partir de US$ 200 milhões, sendo que parte significativa dos custos vem da implantação dos fornos e do combustível”. O estudo de Damineli foi premiado pela fundação Holcim em Munbai (India), em cerimônia realizada no dia 13 de abril. O trabalho também recebeu no ano passado um prêmio internacional para concretos de baixo consumo, da Associação Sueca de Cimento Portland.
Imagem: cedida pelos pesquisadores
Matéria de Júlio Bernardes, da Agência USP de Notícias, publicada pelo EcoDebate, 17/04/2013
