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Jul 22, 2023

Rumo a um caso de negócios para a mineralização de CO2 na indústria de cimento

Comunicações Terra e Meio Ambiente volume 3, Número do artigo: 59 (2022) Citar este artigo 12k Acessos 20 Citações 88 Detalhes das métricas altmétricas A indústria do cimento, uma indústria caracterizada por baixa

Communications Earth & Environment volume 3, Artigo número: 59 (2022) Citar este artigo

12 mil acessos

20 citações

88 Altmétrico

Detalhes das métricas

A indústria do cimento, uma indústria caracterizada por margens baixas, é responsável por aproximadamente 7% das emissões antropogénicas equivalentes de CO2 (CO2e) e detém a maior intensidade de carbono de qualquer indústria por unidade de receita. Para incentivar a descarbonização completa da indústria cimenteira, devem ser encontradas estratégias que incentivem a redução das emissões de CO2e. Aqui mostramos, através de modelos técnico-económicos integrados, que a mineralização de CO2 de minerais de silicato, com o objetivo de armazenar CO2 na forma sólida, resulta em reduções de emissões de CO2e de 8 a 33%, ao mesmo tempo que gera um lucro adicional de até 32 euros por tonelada de cimento. Para criar casos de negócio positivos para a mineralização de CO2, duas condições são fundamentais: os produtos resultantes devem ser utilizados como material suplementar em misturas de cimento na indústria da construção (por exemplo, para pontes ou edifícios) e o armazenamento de CO2 em minerais deve ser elegível para certificados de emissão. ou similar. Além disso, o transporte mineral e a composição do produto são decisivos.

A indústria do cimento é responsável por aproximadamente 7% das emissões antrópicas equivalentes de CO2 (CO2e)1,2 com a maior intensidade de carbono de qualquer indústria por unidade de receita3. Para combater as alterações climáticas, os países reunidos na Conferência das Partes assinaram o acordo climático de Paris em 2015, com o objetivo de limitar as emissões de CO2e e, consequentemente, o aumento da temperatura a um máximo de 2 °C, enquanto se esforçam por 1,5 °C4,5. Dado que a utilização de cimento é fundamental para o desenvolvimento económico, com um tamanho de mercado global projetado de 463 mil milhões de dólares6 (6,08 gigatoneladas por ano (Gt a-1) cimento7) em 2026, é essencial reduzir as suas emissões incorporadas8,9,10. Aproximadamente 60% das emissões das indústrias cimenteiras são inerentes ao processo, resultantes da reação de calcinação do calcário11. Estas emissões são particularmente difíceis de mitigar, uma vez que todo o processo deve ser substituído por alternativas de baixas emissões3,8,12,13,14,15 ou as emissões devem ser capturadas do processo e armazenadas permanentemente1,3,8,10,16 ,17. Embora a substituição do cimento e do betão por materiais de construção alternativos, como a madeira, exija uma mudança rápida, aparentemente irrealista, de toda a cadeia de valor da construção, as tecnologias de captura e armazenamento de carbono apresentam uma alternativa para a descarbonização, mas incorrem em custos de produção adicionais18,19. De preferência, devem ser encontradas estratégias nas quais as reduções das emissões de CO2e possam gerar receitas adicionais em vez de incorrer em custos.

Alguns sugeriram que o CO2 pode ser capturado e reagir com minerais ativados ou resíduos industriais para formar minerais carbonáticos estáveis ​​(também conhecidos como mineralização de CO2)20,21,22, cujos produtos poderiam ser posteriormente valorizados. Essas reações são exotérmicas, levando ao armazenamento prolongado de CO221. As primeiras descobertas sugerem que, além do armazenamento de CO2, os produtos podem ser potencialmente utilizados numa série de aplicações, incluindo como cargas, aditivos poliméricos, para recuperação de terras ou como materiais cimentícios suplementares (SCM)21,23,24,25,26, potencialmente criando receitas de 14 a 700 euros por tonelada de CO2 capturada21. Dependendo do material de alimentação para a reação, adicionalmente óxidos metálicos, como óxidos de ferro, podem ser separados como um subproduto valioso que pode ser usado como pigmentos ou como minério de ferro .

Várias matérias-primas para a mineralização de CO2 foram propostas, principalmente rochas naturais contendo minerais de silicato ricos em magnésio ou cálcio20,22 e resíduos industriais alcalinos (por exemplo, escória siderúrgica ou cinzas volantes). Embora as rochas naturais sejam atractivas porque são um recurso abundante, que poderia ser utilizado à escala global20,24,27, os resíduos industriais são atractivos porque já estão disponíveis em regiões industriais. No entanto, os resíduos industriais podem apresentar matérias-primas mais complexas porque, ao longo do tempo, as composições e os custos dos resíduos industriais podem mudar devido a alterações nos processos de produção ou a alterações na legislação27. Para permitir uma redução substancial das emissões através da mineralização de CO2 com uma matéria-prima altamente previsível, focamos no uso de rocha natural como um recurso para a mineralização de CO2 que seja substancial e com composição estável, reconhecendo ao mesmo tempo que os resíduos alcalinos também podem apresentar matérias-primas adequadas. em certas condições.