Resolução de problemas em processos de fabricação de ferro e aço neutros em carbono com diversos materiais de entrada de qualidade variável (Clean Steel Partnership) (RIA)

Resultado esperado:

O tema permite uma transição rápida e confiável para caminhos tecnológicos inovadores para a produção de ferro e aço neutros em carbono, abordando problemas fundamentais e condições de contorno com uma abordagem sistêmica. Essa abordagem terá como alvo os materiais de entrada, os processos e a qualidade da produção de ferro/aço, considerando as necessidades de redução de custos de produção, busca de materiais e soluções alternativas, melhoria da eficiência energética/processual e obtenção de, pelo menos, a qualidade tradicional do produto.

As siderúrgicas constituem sistemas complexos onde a qualidade do produto está vinculada a um amplo conjunto de variáveis. Variações na composição da matéria-prima, juntamente com a escolha e a mistura de redutores, introduzem variações percetíveis na metalurgia do processo, sua cinética e termodinâmica, com influência na morfologia dos intermediários e consequente impacto nas fases seguintes da produção, bem como na vida útil, qualidade, segurança e confiabilidade do produto acabado.

A forte dependência da qualidade final do aço da qualidade variável das matérias-primas e do equilíbrio do processo de produção deve ser levada em consideração ao considerar custos, disponibilidade de energia, sustentabilidade, eficiência energética geral e específica, emissões de CO2 e recursos estratégicos (em particular matérias-primas estratégicas).

Espera-se que os projetos contribuam para pelo menos três dos seguintes resultados:

• Validar soluções inovadoras de produção de ferro e aço neutras em carbono, dentro de uma abordagem sistêmica e considerando diversos materiais com diferentes qualidades (matérias-primas e mistura de redutores) e necessidades energéticas. Abordar fatores de alto risco em nível macroscópico e microscópico por meio da caracterização detalhada das interações físicas e químicas que podem comprometer o funcionamento ideal dos processos;
• Resolver problemas de nível de sistema em pelo menos duas rotas de produção de baixo CO2;
• Definir soluções e fornecer conceitos para abordar possíveis modificações ou substituições de materiais em instalações inovadoras para produção de ferro e aço com baixo teor de CO2;
• Melhorar a confiabilidade da produção de aço com baixo teor de CO2 para atingir produtos de alta qualidade: i) esclarecer o efeito das variáveis ​​de material e processo, e aspetos gerais do sistema; ii) esclarecer a influência da mudança na qualidade do aço bruto nas propriedades do aço produzido, com o objetivo de alcançar qualidade e vida útil prolongada dos produtos; iii) esclarecer o impacto de diversos materiais de entrada com qualidade variável nas características dos resíduos e em sua potencial valorização e uso;