Título

Custo marginal dos créditos de carbono aplicado a convertedores a oxigênio Básico: Comparação de comportamento, solução proposta

Marginal cost of carbon credits applied to basic oxygen converters - Comparison of behavior, proposed solution

Autoria

MAIA, BRENO TOTTI; MAIA, ISIS FONSECA

MAIA, BRENO TOTTI

Eu sou esse autor

MAIA, ISIS FONSECA

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DOI

10.5151/2594-5300-43141

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Resumo

A indústria siderúrgica enfrenta pressão crescente para reduzir as emissões de CO2, mantendo a competitividade operacional e econômica. Nesse contexto, a precificação do carbono e as análises de custo marginal de abatimento de carbono surgem como ferramentas importantes para apoiar a tomada de decisão estratégica e operacional em usinas siderúrgicas integradas. Este estudo avalia o custo marginal de abatimento de carbono associado às operações de aciaria em convertedor a oxigênio (BOF), considerando diferentes capacidades de convertedor e composições típicas de carga do processo, incluindo gusa líquido, sucata, fundentes, refrigerantes e insumos energéticos. A análise baseou-se em parâmetros operacionais e termodinâmicos relacionados ao consumo de carbono, à geração de energia e às emissões de CO₂ durante o processo de sopro do BOF. Comparações absolutas e relativas entre capacidades de convertedor foram realizadas a fim de identificar padrões de emissão e oportunidades de mitigação. Os resultados indicam que, apesar das diferenças de escala de produção, as emissões específicas de carbono dos convertedores avaliados permanecem em faixas semelhantes, com média de aproximadamente 0,16 tCO₂/t de aço. Utilizando valores de referência do mercado internacional de carbono, estimou-se um custo marginal de abatimento de carbono de referência de aproximadamente 15,3 USD/t de aço. Adicionalmente, foram avaliadas estratégias operacionais de mitigação baseadas em melhorias da eficiência de pós-combustão e na otimização da recuperação de CO por meio do equilíbrio de Boudouard. As medidas propostas demonstraram reduções efetivas nos custos marginais de carbono na maioria dos casos analisados, evidenciando a relevância da otimização de processo como rota de descarbonização de curto prazo para usinas siderúrgicas integradas. O estudo conclui que a avaliação do custo marginal de carbono constitui importante ferramenta de gestão para apoiar estratégias de redução de emissões, avaliar oportunidades de reuso de carbono e orientar investimentos tecnológicos rumo à produção de aço de baixo carbono.

The steel industry faces increasing pressure to reduce CO2 gas emissions while maintaining operational and economic competitiveness. In this context, carbon pricing and marginal carbon abatement cost analyses emerge as important tools to support strategic and operational decision-making in integrated steel plants. This study evaluates the marginal carbon abatement cost associated with basic oxygen furnace (BOF) steelmaking operations, considering different converter capacities and typical process charge compositions, including hot metal, scrap, fluxes, coolants, and energy inputs. The analysis was based on operational and thermodynamic parameters related to carbon consumption, energy generation, and CO₂ emissions during the BOF blowing process. Absolute and relative comparisons between converter capacities were performed in order to identify emission patterns and opportunities for mitigation. The results indicate that, despite differences in production scale, the specific carbon emissions of the evaluated converters remain within similar ranges, averaging approximately 0.16tCO₂/t steel. Using international carbon market reference values, a baseline marginal carbon abatement cost of approximately 15.3USD/t steel was estimated. Additionally, operational mitigation strategies based on post-combustion efficiency improvements and CO recovery optimization through the Boudouard equilibrium were evaluated. The proposed measures demonstrated effective reductions in marginal carbon costs in most of the analyzed cases, highlighting the relevance of process optimization as a short-term decarbonization pathway for integrated steel plants. The study concludes that marginal carbon cost assessment constitutes an important management tool for supporting emission reduction strategies, evaluating carbon reuse opportunities, and guiding technological investments toward low-carbon steel production.

Palavras-chave

steel industry, carbon pricing, marginal abatement cost, BOF converter, decarbonization, carbon emis

steel industry, carbon pricing, marginal abatement cost, BOF converter, decarbonization, carbon emissions