Cientistas criaram um método mais ecológico para produção de ferro — novo processo pode ajudar a reduzir emissões de carbono na indústria siderúrgica

A indústria siderúrgica é uma das maiores emissoras de carbono do planeta, mas um novo avanço científico pode mudar esse cenário. Pesquisadores desenvolveram um método mais ecológico para a produção de ferro, que promete diminuir drasticamente as emissões e tornar o processo mais sustentável. A inovação representa um passo importante rumo à descarbonização da cadeia industrial.

A indústria do aço está entre as que mais contribuem para as emissões de carbono no mundo. Mas uma nova pesquisa feita por químicos da Universidade do Oregon pode mudar esse cenário. Eles desenvolveram um método mais ecológico para produzir ferro metálico, essencial na fabricação de aço, com potencial de reduzir os danos ambientais causados por essa atividade.

Uma alternativa aos altos-fornos tradicionais

Hoje, a produção de aço depende fortemente da queima de combustíveis fósseis. A transformação do minério de ferro em ferro metálico é uma das etapas mais poluentes do processo.

Isso ocorre principalmente nos altos-fornos, que lançam grandes quantidades de dióxido de carbono na atmosfera.

A equipe liderada pelo químico Paul Kempler propõe uma abordagem diferente. Eles criaram um processo eletroquímico que transforma óxidos de ferro em ferro metálico, utilizando água salgada como parte da reação. Essa inovação foi detalhada em um estudo publicado na revista ACS Energy Letters.

Além de reduzir emissões, o novo método também gera cloro como subproduto — um composto com valor comercial.

A importância dos materiais de partida

No início da pesquisa, o laboratório de Kempler usava óxidos de ferro comprados de fornecedores químicos. Esses materiais eram puros e funcionavam bem nos testes de laboratório.

No entanto, não representavam com precisão os minérios encontrados na natureza, que são mais variados em composição e estrutura.

Com isso, surgiu uma pergunta fundamental: seria possível obter bons resultados com materiais extraídos diretamente da terra, sem purificação?

A resposta veio por meio de experimentos liderados por Ana Konovalova, pesquisadora de pós-doutorado, e Andrew Goldman, estudante de pós-graduação.

Eles começaram a testar diferentes tipos de óxidos de ferro, mais próximos dos que seriam usados em uma aplicação prática.

Nanopartículas e reações mais rápidas

Nos testes, os pesquisadores identificaram que alguns tipos de óxido de ferro eram muito mais eficientes do que outros. Mas por quê?

Para responder a essa pergunta, eles criaram nanopartículas de óxido de ferro e aplicaram tratamentos térmicos em parte delas.

Isso resultou em dois tipos distintos: partículas porosas e partículas densas. A estrutura das partículas foi mantida, mas suas características internas mudaram.

As nanopartículas porosas apresentaram uma área de superfície muito maior. Isso fez com que as reações químicas ocorressem mais rapidamente. Com as partículas densas, a velocidade da reação caiu significativamente.

“Com as partículas realmente porosas, conseguimos produzir ferro muito rapidamente em uma área pequena“, explicou Goldman. “As partículas densas simplesmente não conseguem atingir a mesma velocidade.“

Impacto na escala industrial

Essa diferença na velocidade de reação pode parecer apenas um detalhe de laboratório, mas tem implicações importantes na prática. Para que o método seja viável em escala industrial, os eletrodos usados nas reações precisam ser eficientes.

A construção de uma planta eletroquímica é cara.

O custo aumenta de acordo com o tamanho da área dos eletrodos. Por isso, quanto mais rápido um eletrodo produz ferro, maior a chance de o processo se tornar competitivo.

O estudo mostrou que a estrutura porosa dos materiais de partida faz toda a diferença nesse ponto. Uma maior área de superfície permite maior velocidade na geração de ferro. Isso torna o investimento inicial mais fácil de recuperar e reduz o custo final do produto.

Segundo Kempler, o objetivo não é depender exclusivamente de nanopartículas criadas em laboratório. O importante é encontrar materiais porosos que sejam abundantes, baratos e, acima de tudo, menos prejudiciais ao meio ambiente.

Parcerias para aplicação prática

Com os resultados promissores em mãos, a equipe agora trabalha para levar a tecnologia além do laboratório. Eles contam com a colaboração de pesquisadores da Universidade Estadual do Oregon, especialmente da área de engenharia civil.

A ideia é entender melhor como o ferro produzido se comporta em aplicações reais, como construção e infraestrutura.

Outra parceria importante é com uma empresa que fabrica eletrodos. Essa colaboração busca resolver os desafios técnicos e logísticos envolvidos na produção em larga escala.

Esses passos são cruciais para que o novo método possa competir com os processos tradicionais usados hoje.

Um caminho mais limpo para a indústria

Kempler acredita que a pesquisa aponta para um futuro mais sustentável na indústria. A ideia é simples: manter a produção de aço e ferro, mas com menos impacto ambiental.

“Ainda não resolvemos todos os problemas, é claro, mas acho que é um exemplo que serve como ponto de partida para uma maneira diferente de pensar sobre como as soluções devem ser. Podemos continuar a ter indústria, tecnologia e medicina, e podemos fazer isso de uma forma limpa — e isso é incrível.“

Segundo ele, é possível manter a indústria, a tecnologia e a medicina funcionando de maneira eficiente — e ao mesmo tempo proteger o meio ambiente. Essa possibilidade, para os cientistas envolvidos, é animadora.

O desafio das emissões globais

Quase 2 bilhões de toneladas de aço foram produzidas no mundo em 2024. Esse número mostra o tamanho da demanda por ferro metálico. A substituição do método tradicional por alternativas mais limpas, como a desenvolvida pelo time de Kempler, pode fazer grande diferença nas emissões globais de carbono.

Ao utilizar água salgada e óxidos de ferro baratos, o novo processo se mostra promissor tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico.

Foco na economia e no meio ambiente

No fim, a mensagem do estudo é clara: é possível encontrar soluções tecnológicas para problemas ambientais sem abrir mão da produção industrial. A chave está em entender melhor os materiais usados, otimizar os processos e buscar colaborações estratégicas.

Kempler resume o objetivo do projeto com uma frase direta: “Não ficaremos satisfeitos se inventarmos algo mais prejudicial do que a principal forma de produção de ferro hoje.”

A pesquisa continua. Mas os avanços alcançados até aqui indicam que há um caminho realista — e mais limpo — para o futuro do ferro e do aço.