Focando em processos sustentáveis na siderurgia, estamos desenvolvendo fertilizantes a partir do licor amoniacal, produzido no processo de produção de ferro fundido e aço.

A indústria siderúrgica produz vários tipos de materiais, como o ferro fundido ou o aço. Mas, para a produção desses materiais amplamente utilizados pela humanidade, é preciso produzir o ferro gusa – material que será usado como intermediário na criação de metais e ligas metálicas.

O Brasil se destaca como um dos maiores produtores de ferro gusa do mundo, e dentro do nosso país, Minas Gerais é responsável por grande parte dessa produção.

Para a produção de aço, por exemplo, são seguidas algumas etapas:

• Coqueificação;
• Produção do ferro gusa;
• Produção do aço.

A coqueificação pode ser resumida como o aquecimento do carvão mineral a altas temperaturas, usando câmaras semifechadas (permitem a liberação de gases). Nesse processo são produzidos alguns compostos voláteis, subprodutos como o alcatrão e o produto principal, chamado de coque.

Este coque produzido é então misturado ao minério de ferro, óxido de cálcio e ar quente (1200°C) para a produção de ferro gusa. Esse material possui em sua constituição cerca de 5% de impureza, o tornando quebradiço, mas quando processado e purificado, esse intermediário de produção pode ser transformado em ferro fundido ou em aço.

Um dos problemas desse processo, está na etapa de coqueificação. Em temperaturas próximas a 1000°C é produzido o gás de coqueria. Esse gás é resfriado até 85°C, e seus componentes alcatrão e licor amoniacal são coletados a partir de um processo de decantação.

Também chamado de água amoniacal, o licor amoniacal é um resíduo industrial classe 1, caracterizado como tóxico. Esse efluente líquido libera um forte odor de amônia e pode causar danos ambientais, além de aumentar o risco à segurança das pessoas que manuseiam esse material. Em uma etapa de destilação, a amônia pode ser separada e concentrada em vasos de alta pressão. A amônia na forma de líquido pressurizado é um composto extremamente nocivo e não pode ser estocado em grandes volumes. Algumas usinas siderúrgicas realizam esse processo que além de envolver elevado gasto energético, é altamente perigoso.

Mas e se a água amoniacal pudesse ser reaproveitada?

Foi assim que a Biosfera, procurou um destino mais sustentável para a água amoniacal produzido em processos de siderurgia. A empresa já havia estudado o processo de destilação do licor, com o intuito de separar a amônia para venda, concluindo que este não é um processo economicamente viável. Nesse caso, o gasto energético para o processo seria maior que o valor adquirido com a venda do produto.

Com essa demanda em mãos, a biosfera procurou nós do Escalab, com um projeto de converter o licor amoniacal em ureia, que seria posteriormente utilizada como fertilizantes. Assim iniciou o que chamamos de projeto Biosfera, e em novembro de 2020 começaram os estudos para a conversão de licor amoniacal em ureia. 

Em nível de bancada o processo esperado de conversão se mostrou inviável, e novas rotas alternativas foram estudadas. Nesse processo de encontrar novas formas, descobrimos uma rota simples e eficiente de produzir sais de amônia. Após caracterizações desses sais uma importante decisão foi tomada.

E assim ocorreu a pivotagem do processo, onde o objetivo deixou de ser obter ureia e passou a ser sais de amônia estáveis. Alguns desses sais possuem várias aplicações que vão desde a culinária, tinturas, compostos anti-chamas e até fertilizantes.

“O projeto com a biosfera teve um impacto muito grande

pessoalmente, porque foi meu primeiro projeto de iniciação

científica, e por ele ser um projeto super simples, mas ao mesmo

tempo inovador, ele trouxe para gente uma gama de possibilidades.

Então a gente podia buscar novas formas de trabalhar com o

projeto, novas formas de pesquisa. Foi uma parte de inovação tanto

pessoalmente, quanto para o projeto em si, por essa questão de

trabalhar com resíduo, por ser um projeto novo no mercado, e por

ninguém produzir sais de amônia dessa forma. ”

Michely Carvalho dos Reis – Analista Júnior de PD&I.

O que vem ai?

Agora que a metodologia foi definida, a meta é escalonar para a construção de uma planta piloto. Essa planta irá operar em escala semi-industrial, e estima-se tratar 390 toneladas de água amoniacal de uma empresa siderúrgica.

Fique ligado e nos acompanhe para mais informações sobre esse e outros projetos!!