Towards a sustainable steel industry: assessing nuclear and renewable energy solutions for decarbonization in Brazil

Abstract

Atualmente, o mundo está em busca de soluções para reduzir as emissões descontroladas de gases de efeito estufa, a fim de evitar consequências ainda mais graves decorrentes das mudanças climáticas. A indústria siderúrgica, que está entre os maiores emissores de CO2, enfrenta o desafio de realizar uma descarbonização rápida e acessível. Este trabalho apresenta uma visão abrangente dos desafios e avanços na descarbonização do setor de aço no Brasil, focando na utilização de hidrogênio para a redução do ferro, alimentada por Sistemas de Energia Híbrida Nuclear-Renovável (N-RHES). O estudo compara a viabilidade econômica de dois métodos de produção na indústria siderúrgica do estado do Ceará. O primeiro método é a rota tradicional “blast furnace-basic oxygen furnace” (BF-BOF), que utiliza energia proveniente do carvão. O segundo método adota o processo de substituição do coque de carvão utilizado para a redução do ferro por hidrogênio (H-DRI), que se destaca por ser sustentável e apresentar baixas emissões de carbono. A totalidade da eletricidade necessária para o processo H-DRI é fornecida pelo N-RHES, com as principais demandas energéticas voltadas para o forno de arco elétrico (EAF) e para a produção de hidrogênio via eletrólise. Os resultados indicam uma viabilidade promissora para a implementação do H-DRI, considerando fatores como o custo do carvão, a taxa de emissão de CO2, o custo do Small Modular Reactor (SMR) e a eficiência do eletrolizador. A adoção do processo H-DRI com hidrogênio limpo tem o potencial de transformar significativamente o futuro da indústria siderúrgica, reduzindo suas emissões de gases de efeito estufa.