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  17.07.17

Metalurgia mais sustentvel


Treinamento de engenheiro do IPT na Noruega amplia competências para produção de minérios pelo uso de gás natural


O engenheiro metalurgista Tiago Ramos Ribeiro, do Laboratório de Processos Metalúrgicos do IPT, participou do Programa de Desenvolvimento e Capacitação no Exterior (PDCE) do Instituto com o objetivo de aumentar as competências nos estudos de redução de minério de ferro. O treinamento foi realizado na Noruega em uma universidade e em um instituto de pesquisas, ao mesmo tempo: a Norwegian University of Science and Technology (NTNU) e o Sintef (Stiftelsen for industriell og teknisk forskning, ou Fundação para a Pesquisa Científica e Industrial).

Com financiamento da Fundação de Apoio ao IPT (Fipt), a capacitação de oito meses do pesquisador – atualmente doutorando da Escola Politécnica da USP – aconteceu entre abril e dezembro de 2016 na cidade de Trondheim. As duas instituições dividem algumas instalações do mesmo prédio e, em alguns laboratórios, existem equipamentos pertencentes a cada uma delas. A proximidade entre elas se traduz ainda no fato de alunos de mestrado/doutorado terem orientadores nas duas instituições e muitos dos projetos do Sintef serem feitos em parceria com NTNU.

Em 2013, o Laboratório de Processos Metalúrgicos do IPT se colocou uma meta de aumentar a cooperação em projetos com mineradoras que trabalham com minério de ferro. Foram feitas visitas a algumas empresas e, nas reuniões com as equipes de P&D, alguns temas de estudos foram discutidos. “Um destes tinha um caráter mais acadêmico e acabei elegendo-o como tema de trabalho no laboratório e do meu doutorado, que é o uso do gás natural para as reações de redução do minério de ferro”, explica Ribeiro. 

Para atender à nova demanda, o pesquisador deu início à sua capacitação em 2015 por meio de um projeto de capacitação no próprio laboratório (mesma época em que deu início ao doutorado) buscando artigos na literatura do mesmo tema e dando os primeiros passos para o planejamento dos ensaios, incluindo a montagem de um reator no qual os primeiros experimentos foram feitos. “Isso ajudou a ‘azeitar’ o experimento. Quando cheguei à Noruega, eu já tinha algumas respostas para dar continuidade aos ensaios. A infraestrutura laboratorial estava pronta no NTNU e no Sintef e foi possível realizar os experimentos de modo absolutamente controlado”, explica ele.

CONHECIMENTO E SUSTENTABILIDADE – Apesar da ausência de minério de ferro, a Noruega tem uma indústria metalúrgica relativamente forte e, além disso, grandes reservas de combustíveis fósseis. O país é um dos principais exportadores de petróleo do mundo (embora a sua produção em 2016 tenha chegado a cerca de 50% abaixo do seu pico em 2000) e a sua exploração anual de gás natural mais do que duplicou no mesmo período de tempo, o que atraiu Ribeiro a escolher o país para dar continuidade à sua pesquisa. “Eles têm uma série de projetos para uso do gás na fabricação de silício, titânio e manganês”, completa Ribeiro. Os metais produzidos na Noruega, explica ele, utilizam basicamente duas fontes de energia na atualidade: elétrica gerada em hidrelétricas (ou seja, renovável) e carvão mineral, cujo uso é cada vez mais questionado para substituição pela biomassa (‘carvão vegetal’) e pelo gás natural.

A redução do minério do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. “Meu projeto envolve o tema da sustentabilidade porque a redução do minério de ferro, no processo tradicional em alto forno, utiliza o carvão mineral. Existem processos alternativos que empregam o gás natural e, entre as vantagens, está o uso de hidrogênio e geração de vapor d’água em vez de dióxido de carbono. É uma alternativa ao processo tradicional”, afirma o pesquisador.
Pesquisador calcula que cerca de 80% a 90% do período de treinamento nas duas instituições foi destinado a experimentos dentro do laboratório e à discussão de resultados
 
“Não estou pesquisando o desenvolvimento do processo, mas sim buscando conhecer os seus fundamentos para dar suporte às mineradoras a partir de um discurso embasado em argumentos técnicos, não comerciais”.

Ribeiro calcula que cerca de 80% a 90% do período de treinamento nas duas instituições foi destinado a experimentos dentro do laboratório e à discussão de resultados. “A infraestrutura existente no IPT é muito parecida à das instituições norueguesas: o minério é colocado no reator, sofre um processo de aquecimento e ocorre a injeção dos gases”, explica ele. Porém, todos os sistemas de aquecimento, de resfriamento e de coleta de dados, com o controle das variáveis (fluxo, temperatura e análise do gás de saída), estão conectados a partir de um único computador. As diferenças aparecem neste momento. “Fazer um experimento em nossa montagem dura ainda em torno de dois dias, enquanto na Noruega era possível executar dois deles em um único dia”, diz ele.

Amostras de ferro brasileiro foram enviadas à Noruega para a execução dos ensaios e permitiram a comparação de resultados com outros tipos de minério, os quais são hoje discutidos entre o IPT e as indústrias. O cenário econômico, no entanto, se mostrou complicado entre a escolha do tema e a conclusão dos estudos: o preço do minério de ferro no mercado internacional chegou a 150 dólares a tonelada, mas no ano passado ficou na faixa dos 50 a 60 dólares. “Investir em um projeto em um cenário desses é complicado, mas o interesse do ponto de vista técnico é grande. Estou apresentando a pesquisa às mineradoras, o que acaba sendo uma base para dar início a novos projetos. Desde a indicação para estudar o tema em 2013, o panorama é o mesmo, ou seja, o estudo do IPT é ainda o único em escala mundial a abordar esta questão específica”, completa Ribeiro.

ACADEMIA E INDÚSTRIA – Além da execução de experimentos em laboratório, o pesquisador do IPT participou da 13ª edição de uma conferência bienal sobre silício organizada pela NTNU, a Silicon for the Chemical and Solar Industry, que foi realizada no mês de junho na cidade de Kristiansand. O evento discute os desenvolvimentos nas tecnologias de processo de silício, avaliação de qualidade e desempenho nas reações químicas subsequentes, incluindo questões de recursos, energia e meio ambiente.

Ribeiro fez uma apresentação sobre o projeto de desenvolvimento de uma rota metalúrgica para produção de silício grau solar, que foi executado pelo Laboratório de Processos Metalúrgicos do IPT e concluído em 2014, dentro do painel Silicon for the Chemical and Solar Industry. “Além disso, tive uma grande interação com o grupo de alunos de doutorado. Eles têm muitos projetos com as indústrias metalúrgicas norueguesas, e tive a oportunidade de participar de três seminários que funcionavam como reuniões em que se apresentavam os resultados às indústrias”, completa ele.

Sobre a viabilização dos projetos na Noruega, Ribeiro conta que o financiamento das pesquisas é feito pelo The Research Council of Norway (Conselho Norueguês de Pesquisa), cujo equivalente no Brasil seria o CNPq. “Eles têm diversas modalidades de financiamento: para ideias muito inovadoras, o financiamento é integral do conselho, sem a participação das indústrias; para projetos com um horizonte de aplicação mais próxima, o conselho e uma indústria dividem o financiamento e, finalmente, para projetos de aplicação quase imediata, a empresa entra com a maior parte dos recursos”, explica ele. “Os editais são anuais e os pesquisadores têm a oportunidade de, caso o projeto não seja aprovado, fazer a revisão do escopo para submissão no ano seguinte. Esta estrutura de uma sequência de editais oferece estabilidade aos pesquisadores”.