De rejeito a subprodutos de alumina

A iniciativa da Hydro Alunorte para reduzir custos operacionais e ambientais tem menos relação com mudanças físicas na planta de Barcarena (PA) e mais com a agregação de inteligência operacional sobre ativos existentes. Em outras palavras, o que era rejeito passou a se chamar resíduo, e esse mindset explica novos usos de alumina em insumos industriais.

Pertencente à Norsk Hydro e à Glencore, a refinaria de alumina da Hydro Alunorte no Pará é a maior planta integrada do mundo no segmento e vem se destacando por adotar um sistema de automação chamado Receita Dinâmica, com o qual elevou o índice de conformidade do resíduo processado de 83% para 96%, reduzindo retrabalho, custos operacionais e a necessidade de expansão de depósitos.

A lógica do projeto foi transformar um sistema antes reativo em uma operação adaptativa, baseada em sensores, controle automático e aprendizado contínuo. Em vez de grandes intervenções mecânicas ou substituição de equipamentos, portanto, a refinaria integrou dados já capturados por filtros prensa a sistemas de controle capazes de ajustar automaticamente parâmetros de operação, conforme as características do material processado.

O ganho operacional se alinha à meta da Hydro Alunorte de reduzir progressivamente a dependência de grandes áreas de disposição de resíduos. “Temos a ambição de não precisar mais de grandes depósitos até 2050. Ou seja, queremos dar um destino sustentável para esse rejeito que geramos no filtro prensa”, afirmou o gerente sênior de operação e manutenção da Alunorte, Leonardo Braga, em entrevista ao Radar Mineração.

A receita dos resíduos sólidos

A refinaria produz cerca de 6,3 milhões de toneladas de alumina por ano e consome aproximadamente 15 milhões de toneladas de bauxita no mesmo período. Como resultado do processo Bayer — utilizado para separar a alumina da bauxita com uso de soda cáustica e vapor — a operação gera 4,5 milhões de toneladas anuais de resíduos. Isso representa um fluxo diário de cerca de 10 mil a 12 mil toneladas, movimentadas continuamente em uma operação que funciona 24 horas por dia.

Segundo Braga, a companhia evita o termo “rejeito” justamente porque a estratégia passou a considerar esse material como potencial matéria-prima para novos processos industriais. “Chamamos de resíduo e não de rejeito, porque com o resíduo temos a expectativa de utilizar esse material para alguma coisa. Rejeito é quando não serve para mais nada”, define.

A operação dos filtros prensa é central nessa estratégia. Implantada na Alunorte a partir de 2009 como alternativa às barragens convencionais, a tecnologia permite retirar grande parte da umidade do resíduo e transformá-lo em material empilhável, reduzindo drasticamente a área necessária para disposição.

Para explicar o conceito, Braga recorre a uma analogia com castelos de areia na praia. “Quando se está fazendo um castelinho, a areia não pode estar muito molhada e nem muito seca, a ponto de esfacelar. Existe uma faixa ali, logo depois que a maré baixa, em que a areia está na umidade ideal para ser moldada e compactada. O filtro prensa precisa entregar o resíduo nessa mesma faixa”, compara.

Na operação de refino, o principal desafio é que cada amostra da “areia”, seguindo a ilustração do engenheiro, tem características de granulação, permeabilidade e outras variáveis que influem na umidade ideal do “castelinho”, e é isso que precisa ser ajustado nos parâmetros de pressão e filtragem dos equipamentos.

O processo envolve 12 etapas de prensagem, lavagem e secagem. O material entra ainda com umidade elevada e passa por sucessivos ciclos de compressão mecânica, lavagem para recuperação de soda cáustica e secagem com ar comprimido, até atingir a especificação ideal para compactação nos depósitos. A soda recuperada retorna ao processo industrial, reduzindo consumo de matéria-prima importada.

“Somos um dos maiores consumidores de soda da América Latina”, lembra Braga. “O filtro prensa permite recuperar parte dessa soda para o processo”, completa.

Além do reaproveitamento químico, a compactação do material reduz significativamente a ocupação de terrenos. “Como fazemos a compactação e retiramos os espaços vazios, conseguimos colocar o mesmo volume em uma área quatro vezes menor”, dimensiona.

Inovação incremental com efeitos estruturais

Antes do sistema Receita Dinâmica, o controle de qualidade dependia de análises laboratoriais posteriores ao processamento. Caso o resíduo estivesse fora da faixa ideal de umidade e teor de sólidos, a correção só era feita depois que uma quantidade significativa de material já havia sido produzida fora da especificação. “Esse material não permitia fazer o lançamento e compactação de forma definitiva. Precisávamos refazer o trabalho”, explica Braga.

A solução foi criar um sistema capaz de interpretar continuamente dados dos próprios sensores já existentes nos filtros e alterar automaticamente os tempos de prensagem, lavagem e secagem, conforme o comportamento do resíduo em tempo real. “O que era fixo ficou dinâmico”, resume Braga. 

Segundo ele, os filtros já eram sensorizados e o passo seguinte foi integrar esses sensores em um controlador lógico programável: um sistema de controle automático que ajusta os tempos de acordo com os parâmetros do material.

O resultado foi um salto expressivo no índice de conformidade. “Antigamente, de 100 amostras, 83 estavam dentro da faixa necessária. Quando conseguimos trazer a receita dinâmica, chegamos a 96. Esse foi o ganho inicial”, diz.

Segundo o executivo, a próxima etapa é aprofundar o uso de aprendizado de máquina para reduzir ainda mais as variações operacionais. Além dos ganhos já obtidos, o desdobramento é aproveitar a riqueza de dados e ferramentas de machine learning para refinar as otimizações de parâmetros.

Braga destacou que o diferencial do projeto foi justamente obter ganhos de eficiência e sustentabilidade sem mudanças radicais na infraestrutura industrial. “O pulo do gato foi a automação da receita”, resume. “Não mexemos no ativo em si. A grande mudança foi transformar uma operação fixa em dinâmica”, esclarece.

A iniciativa foi destacada no programa Conecta, plataforma interna de melhoria contínua da Hydro Alunorte que estimula equipes operacionais a desenvolver soluções para ganhos de produtividade e eficiência. O projeto foi reconhecido internamente entre as operações globais de bauxita e alumínio da grupo. “Fomos provocados o tempo todo a pensar de forma diferente. Hoje, um dos principais caminhos é explorar as oportunidades com IA, machine learning e automação baseada em dados. Não poderemos mais operar de forma reativa”, avalia o engenheiro.

Da “lama vermelha” a insumos para moradia e segurança alimentar

Historicamente conhecido como “lama vermelha”, o resíduo do refino de alumina começa a ganhar uma nova leitura industrial dentro da estratégia da mineradora. A coloração avermelhada vem da elevada presença de óxido de ferro no material, mas agora há um projeto para aproveitar esse material, segundo Braga.

Outro desafio está relacionado à alcalinidade elevada do material, consequência do uso de soda cáustica no processo Bayer. Essa característica sempre foi tratada como um dos principais entraves ambientais associados ao resíduo da alumina. Agora, a companhia busca transformar esse aspecto em uma vantagem para novas aplicações.

Uma das possibilidades é usar o material como corretivo de solo. Esse estudo é desenvolvido em parceria com a Embrapa e o Senai, com a lógica de utilizar a alcalinidade do resíduo para compensar a acidez característica de parte dos solos brasileiros. “Vamos pegar o defeito do resíduo e transformar em virtude”, define Braga.

Além das aplicações agrícolas, a “lama vermelha” começou a ganhar uso industrial e em escala comercial na indústria cimenteira do Pará. Em Paragominas, o resíduo sem soda é empregado na produção de blocos de concreto, substituindo parcialmente o cimento tradicional. Nesse caso, apenas o que sobra do processamento básico da bauxita é usado, atualmente, e o objetivo futuro é usar também os resíduos do processamento de alumina. “O grande ganho é que descobrimos que esse resíduo estabiliza o forno da cimenteira e, com isso, o processo deles se torna mais estável”, conta Braga.

Segundo o especialista, entre oito e dez carretas por dia seguem da Hydro Alunorte para uma fábrica em Capanema, também no Pará, onde o material é utilizado para estabilização térmica dos fornos de cimento.

Ferro verde e novas cadeias industriais

Uma iniciativa da Hydro Alunorte com a Wave Aluminium deu origem à construção de uma planta para produção de “ferro verde”, por meio de resíduos do refino de alumina. O projeto recebeu financiamento de R$ 221 milhões do BNDES para implantação em Barcarena, e deve entrar em operação em setembro deste ano.

A unidade será instalada dentro da refinaria da Alunorte e terá capacidade inicial para processar 50 mil toneladas de resíduos de bauxita por ano. O objetivo é recuperar minerais de valor comercial, especialmente ferro e silicatos utilizados pela indústria cimenteira, a partir de uma tecnologia baseada em micro-ondas desenvolvida e patenteada pela Wave Aluminium.

Segundo a Hydro, a tecnologia já demonstrou resultados positivos em escala laboratorial e poderá transformar o resíduo de bauxita em um recurso industrial. O projeto também se conecta à meta da companhia de ampliar o reaproveitamento dos resíduos até 2030 e eliminar a necessidade de novos depósitos permanentes até 2050.

“Estou animado para colocar a planta de processamento de resíduos de bauxita em operação na Alunorte, reduzindo ainda mais a pegada ambiental de nossas operações”, diz o vice-presidente executivo da Hydro Bauxite & Alumina, John Thuestad.

A expectativa é que a tecnologia permita separar diferentes minerais presentes no resíduo e convertê-los em materiais comercialmente viáveis. 

Em outra frente, a operação também poderá gerar um coproduto descrito como “ferro metálico de baixo carbono”, destinado à siderurgia.

O CEO da Wave Aluminium, Gustavo Emina, classificou os resultados iniciais como uma possível mudança estrutural para o setor: “Os resultados preliminares são altamente promissores e indicam um cenário revolucionário para a indústria mundial do alumínio na conversão de resíduos em produtos”, afirmou.

Ao Radar Mineração, Leonardo Braga destacou que aproximadamente 30% da composição do resíduo corresponde a ferro, e que a extração só se tornou viável devido às características físicas obtidas após o processamento. “Só foi possível fazer essa extração por conta do perfil do resíduo gerado pelo filtro prensa”, concluiu.