Evaluating Potentials of Coal-gangue-derived Building Materials Utilization in China: based on GCAM with Multi-dimensional Corrections
Este estudo utiliza uma estrutura GCAM multidimensional para revelar que a utilização de ganga de carvão na China para materiais de construção está estruturalmente limitada a 100 Mt/ano, demonstrando que uma estratégia diversificada e diferenciada por província, voltada para a geração de energia e o preenchimento de minas, é necessária para superar os limites de capacidade e alcançar maiores benefícios ambientais do que a atual abordagem focada primeiramente em materiais de construção.
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Todos os anos, as minas de carvão da China produzem uma quantidade massiva de resíduos rochosos conhecidos como ganga de carvão. Este material, que se acumula em bilhões de toneladas ao longo de décadas, é um subproduto da extração de energia. Durante muito tempo, a solução padrão tem sido triturar esta rocha e transformá-la em tijolos, cimento e outros materiais de construção. A lógica parecia sólida: projetos de construção consomem quantidades enormes de material, e o uso de resíduos em vez de escavar novos recursos ajuda tanto o meio ambiente quanto a economia. No entanto, essa abordagem pressupõe que o resíduo possa facilmente chegar aos locais de construção onde é necessário, e que a própria rocha seja boa o suficiente para cada função. À medida que o país avança em direção a um futuro mais verde e produz menos carvão, a questão do que fazer com as montanhas de resíduos existentes tornou-se urgente. O desafio não é apenas encontrar um uso para a rocha, mas sim descobrir qual uso faz sentido onde, e se a antiga estratégia de transformar tudo em tijolos pode realmente funcionar em escala nacional.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Pequim partiu para testar essa suposição de longa data usando um modelo computacional sofisticado projetado para simular como a energia e os materiais se movem através de toda uma economia. Eles construíram uma estrutura detalhada que analisava o problema sob quatro ângulos diferentes simultaneamente: a qualidade da rocha, a distância que ela deve percorrer, o custo ambiental total de movimentação e processamento, e como a tecnologia melhora ao longo do tempo. Em vez de tratar toda a ganga de carvão como sendo igual, eles a classificaram em graus baseados na sua composição real. Parte dela era rica em carbono e mais adequada para ser queimada para gerar eletricidade; outra parte era alta em alumínio e poderia ser processada para extrair metais valiosos; e o restante era rocha comum adequada para a construção civil. Eles também mapearam exatamente onde o resíduo era gerado versus onde os mercados de construção estavam localizados, calculando o custo de transportar rocha pesada por centenas de milhas.
Os resultados desta simulação revelaram um limite rígido que havia sido negligenciado. Os pesquisadores descobriram que a estratégia de usar a ganga de carvão principalmente como materiais de construção está estruturalmente limitada a cerca de 100 milhões de toneladas por ano. Este limite não é causado pela falta de tecnologia ou por uma escassez de projetos de construção, mas pela geografia e pela física. A maior parte do resíduo vem de províncias do interior no noroeste, enquanto os maiores mercados de construção estão localizados nas distantes costas do leste e do sul. O custo de transportar materiais de construção pesados e de baixo valor por essas longas distâncias rapidamente excede o valor dos próprios materiais. Em muitos casos, o custo de transporte seria de três a cinco vezes maior do que o preço do produto, tornando o projeto economicamente impossível. Além disso, o estudo mostrou que o setor de construção está atingindo um ponto de saturação, o que significa que não pode absorver os volumes massivos de resíduos que estão sendo gerados, especialmente quando esse resíduo tem que competir com outros subprodutos industriais, como cinzas volantes e escória de aço.
Quando os pesquisadores ajustaram seu modelo para levar em conta essas realidades espaciais, descobriram que uma enorme parte do resíduo não poderia ser usada para tijolos ou cimento de forma alguma. Em um cenário, esse descompasso espacial reduziu o potencial de uso para materiais de construção em mais de um terço. No entanto, o estudo não terminou em um beco sem saída. Ao redirecionar o resíduo que não poderia ser usado para a construção para outros caminhos baseados em sua qualidade, a equipe encontrou uma maneira de recuperar uma quantidade significativa do potencial perdido. A rocha de alto teor de carbono foi enviada para usinas para gerar eletricidade, e a rocha rica em alumínio foi processada para extrair metais. Essa mudança permitiu que o sistema utilizasse cerca de 60 milhões de toneladas do resíduo que, de outra forma, seria impossível de usar. Quando rodaram os números novamente para ver se esse novo direcionamento criava novos problemas de transporte, descobriram que o sistema poderia recuperar ainda mais, eventualmente alcançando um redirecionamento cumulativo que excedia a perda inicial. Esse processo mostrou que uma abordagem diversificada, utilizando métodos diferentes para tipos diferentes de rocha em diferentes lugares, é muito mais eficaz do que tentar forçar todo o resíduo em um único caminho de material de construção.
Os pesquisadores também observaram o impacto ambiental dessas diferentes escolhas. Eles descobriram que simplesmente contar quanto material novo era substituído pelo resíduo não era suficiente. Quando incluíram as emissões do transporte da rocha pesada por longas distâncias e os produtos químicos necessários para processar a rocha rica em alumínio, o benefício climático total foi significamente menor do que as estimativas anteriores sugeriam. De fato, a redução líquida de dióxido de carbono foi quase 20% menor do que o que seria calculado se considerassem apenas o deslocamento de recursos virgens. Isso destaca que mover o resíduo para muito longe ou usar processos químicos intensivos em energia pode consumir grande parte do ganho ambiental. O estudo testou se políticas governamentais, como impostos sobre o carbono ou subsídios, poderiam forçar o sistema a usar mais resíduos. Os resultados mostraram que, embora essas ferramentas financeiras pudessem influenciar levemente os números, elas não podiam quebrar os limites físicos e geográficos. Os subsídios mostraram-se muito caros para a quantidade de benefício climático que proporcionavam, enquanto a tributação de carbono ofereceu apenas um pequeno aumento no uso.
Em última análise, o estudo conclui que a antiga estratégia de priorizar materiais de construção para toda a ganga de carvão não é mais viável em nível nacional. A solução reside em uma abordagem personalizada, onde cada província utiliza o resíduo que melhor se adapta às suas condições locais. Em áreas próximas a locais de construção, fabricar tijolos continua sendo uma boa opção. Em regiões de alto carbono, queimar a rocha para energia é a escolha lógica. Em áreas com rocha rica em alumínio, a extração é o caminho a seguir, desde que métodos químicos mais limpos sejam desenvolvidos para reduzir as emissões. Há também um papel para o uso do resíduo para preencher terras mineradas e restaurar a paisagem, um método que evita o transporte de longa distância inteiramente. A pesquisa sugere que tentar empurrar mais resíduos para o setor de materiais de construção apenas por meio de políticas é contraproducente. Em vez disso, um sistema flexível e de múltiplos caminhos, que respeite os limites da geografia e as qualidades específicas da rocha, oferece a maneira mais realista e ambientalmente sólida de gerenciar o enorme estoque de ganga de carvão da China.
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