Estudo de impactos ambientais do processamento mineral de cobre no Brasil por meio da avaliação do ciclo de vida
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
Título alternativo
Environmental impacts study of copper mineral processing in Brazil using Life Cycle Assessment (LCA)
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Marcelo Cardoso
Carlos Alberto Mendes Moraes
Carlos Alberto Mendes Moraes
Resumo
A transição energética de fontes de origem fóssil para outras energias renováveis e mais limpas é um processo de importância reconhecida em busca da redução das emissões de gases de efeito e estufa e seus efeitos na mudança climática. Contudo, as novas tecnologias acarretam um grande aumento na demanda por certos minerais, evidenciando outros riscos ambientais associados ao setor de mineração. Desse modo, torna-se fundamental identificar os principais impactos, bem como analisar potenciais alternativas para redução de impactos ambientais adversos, a partir da literatura sobre sustentabilidade na produção de minerais críticos. O presente trabalho teve como objetivo aplicar a metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) a uma operação de cobre no Brasil e avaliar os impactos associados à produção do cobre buscando estabelecer os caminhos para uma produção mais sustentável. Há poucos estudos que desenvolvem essa avaliação com foco na América do Sul e no Brasil, justificando a importância deste trabalho. Para o seu desenvolvimento, foram revisados estudos de caso de aplicação de ACV para minerais críticos para a transição energética, para análise das principais escolhas metodológicas e, em seguida, foi aplicada a metodologia a uma unidade de mineração e concentração de cobre na região nordeste do Brasil, combinando dados da literatura com dados da operação. A ACV foi realizada no software OpenLCA, utilizando a avaliação de inventário da metodologia ReCiPe em duas abordagens distintas: processo caixa preta e sistema de produto. Em seguida, realizou-se uma análise de sensibilidade para os principais parâmetros do sistema e, a partir dos resultados obtidos e de revisão de literatura, foram propostos cenários de melhoria de ecoeficiência no processo produtivo da concentração do cobre. Os resultados obtidos mostram que os impactos da produção do cobre estão relacionados aos aspectos de toxicidade, sendo as categorias com impacto mais relevante a Ecotoxicidade Terrestre e Toxicidade Humana: Não Carcinogênica. As duas abordagens na modelagem geraram resultados distintos, mas ambas indicam as mesmas categorias como mais relevantes. Com relação à contribuição de fluxos e processos, o consumo de energia elétrica, a movimentação de estéril e o tratamento de rejeitos são os mais relevantes, mas têm impactos consideráveis também nas categorias de Ecotoxicidade, Toxicidade humana e Acidificação Terrestre os fluxos de consumíveis aplicados na concentração do cobre. Os resultados são consistentes com os impactos observados por trabalhos prévios em outras operações de cobre no mundo, com grande sensibilidade dos resultados ao consumo de eletricidade e ao teor de minério. O desenvolvimento recente de tecnologias para o processamento mineral tem potencial de aplicação em operações de cobre, para reduzir seu impacto ambiental adverso por meio de sistemas mais eficientes em energia, boas práticas de gestão de ativos, reagentes verdes e tecnologias inovadoras de tratamento de rejeito. Contudo, avaliações no contexto industrial e projeções econômicas são necessárias para comprovar o potencial de uso dessas tecnologias em escala industrial.
Abstract
The energy transition from fossil energy sources to cleaner ones is an important process for reducing greenhouse gas emissions and the effects of climate change. However, new technologies will lead to a large increase in the demand for certain minerals, evidencing other associated environmental risks in the mining sector. Therefore, it is fundamental that the main impacts are assessed and that potential alternatives to reduce such adverse environmental impacts, discussed in literature on sustainability in critical minerals production are analysed. The objective of this study was to apply the Life Cycle Assessment (LCA) methodology to a copper operation in Brazil and to identify the most relevant impacts, as well as to search for routes to a more sustainable production. There are few studies on assessments of mining operations with a focus on South America and Brazil, what justifies the importance of this work. For the development of this work, case studies of LCA application for critical minerals for the energy transition were reviewed, with the aim of analysing the main methodological choices; then, the methodology was applied to a copper mining and concentration unit in the northeast region of Brazil, combining data from the literature with data from the operation. The LCA was performed in the OpenLCA software, using the inventory evaluation of the ReCiPe methodology in two different approaches: black box process and product system. Then, a sensitivity analysis was carried out for the main parameters of the system and, based on the results obtained and the literature review, scenarios for improving eco-efficiency in the production process of copper concentration were proposed. The results obtained show that the impacts of copper production are mainly related to toxicity aspects, the categories of Terrestrial Ecotoxicity and Human Toxicity: Non-Carcinogenic were found to be the most relevant. The two approaches in the modelling generated different results, but both indicate the same categories as more relevant. Regarding the contribution of flows and processes, consumption of electricity, handling of waste rock and treatment of tailings are the most relevant, but consumables form the concentration process also have considerable impacts in the categories of ecotoxicity, human toxicity and Terrestrial Acidification. The results are consistent with the impacts observed by previous works in other copper operations in the world, with great sensitivity of the results to electricity consumption and ore grade. The recent development of technologies for mineral processing has potential applications in copper operations, to reduce environmental impact through more energy-efficient systems, best asset management practices, green reagents and innovative tailings treatment technologies. However, industrial-level evaluations and economic assessments are necessary to prove the potential use of these technologies on an industrial scale.
Assunto
Engenharia sanitária, Meio ambiente, Cobre - Aspectos ambientais, Cobre - Toxicologia, Energia renovável, Sustentabilidade
Palavras-chave
Avaliação do ciclo de vida, Cobre, Transição energética, Minerais críticos, Avaliação de sustentabilidade
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