As indústrias de aço e de cimento se destacam no contexto das mudanças climáticas globais. Elas estão entre os setores produtivos de maior intensidade energética e de difícil atingimento de emissões neutras (net-zero) em dióxido de carbono (CO2), ao mesmo tempo em que apresentam crescimento acelerado, conforme o desenvolvimento de economias emergentes, como é o caso do Brasil. Embora, nos últimos anos, muitos cenários de redução de CO2 tenham sido projetados, separadamente, para estes setores; observa-se ínfima quantidade de estudos que reúnam aço e cimento de forma combinada. Concomitantemente, a economia circular começou a ser recentemente incorporada em cenários de baixo carbono (BC), como forma de estender a análise em termos de cadeia produtiva, e permitir a identificação de novas oportunidades econômicas e ambientais. Diante do compromisso nacional no combate às mudanças climáticas, existe a necessidade de se descarbonizar a produção brasileira de aço e cimento, idealmente por meio de um trajeto de menor custo e que reflita as características técnico-econômicas destes setores no país. Neste contexto, a presente pesquisa teve por objetivo a construção de cenários BC, até 2050, integrando as indústrias de aço e cimento no Brasil sob a égide de cinco estratégias de economia circular. O modelo foi alicerçado em um conjunto de métodos que englobam, entre outros, a econometria, o custo marginal de abatimento (MAC) e o método de Monte Carlo para análise de incerteza. O cenário principal demonstra ser possível reduzir 2,7 GtCO2e no período analisado, 52% das emissões no cenário de referência, por um MAC médio de US$12/tCO2, sem o uso de tecnologias disruptivas e incipientes no contexto brasileiro. A análise de cenários alternativos demonstrou como o potencial de redução e o MAC variam com diferentes pressupostos, e concluiu que a evolução da matriz elétrica nacional possui grande peso sobre os resultados do modelo. O trabalho fomentou a discussão, no âmbito da simbiose industrial, sobre a possibilidade de compartilhamento de créditos de carbono entre o setor de aço, o fornecedor de escória, e o setor de cimento, o qual utilizaria a escória como substituto do clínquer, ajudando na equalização de MAC entre os setores. Também houve discussões a respeito da projeção física de aço e cimento, dos limitantes e barreiras à implementação de cada estratégia, do uso de terra pela estratégia de alto-forno a carvão vegetal, que obteve o maior potencial avaliado, e a respeito das limitações e incertezas do modelo. Os resultados desta pesquisa podem auxiliar na implementação de uma indústria brasileira que concilie o desenvolvimento econômico com a mitigação das mudanças climáticas.

Steel and cement industries stand out in the field of climate change because they are among the most energy-carbon intensive and hard-to-abate manufacturing sectors. At the same time, they show high growth rates especially in emerging economies, as the Brazilian case. Although many CO2 reduction scenarios have been individually made for these industries in the recent years, few studies that assemble them in the same model were retrieved from the literature. In the meantime, low carbon (LC) scenarios recently are incorporating the circular economy as a way to expand the analysis in terms of production chain and to identify new business and environmental opportunities. Given the national commitment to combat the global climate change, there is a need to decarbonize steel and cement production by a low-cost pathway, which is consonant with technological conditions in Brazil. Therefore, this research has forecasted LC scenarios until 2050, integrating Brazilian steel and cement industries, based on five circular economy strategies. The model utilized a set of methods as (e.g.) econometrics, marginal abatement cost (MAC), and the Monte Carlo method for uncertainties analysis. The main scenario shows that it is possible to avoid 2.7 giga metric tons of CO2 equivalent (GtCO2e) in the entire period, 52% of the BAU emissions, at an average cost of US$12/tCO2, without the use of disruptive and incipient technologies in Brazil. Through the alternative scenario analysis, the study shows how abatement potentials and costs vary under distinct assumptions, and it have concluded that the composition of the future national power generation is a very important assumption for the model outputs. Regarding the industrial symbiosis, the thesis discusses the possibility of sharing carbon credits between steel and cement, which uses slag (steel by-product) to replace clinker. This carbon trade would contribute to balance MAC among industries. Other issues discussed in this work were the steel and cement production forecast; the limits and barriers to implement each strategy; the land use by steelmaking biocharcoal, the largest potential strategy; and limitations and uncertainties in the model. Research findings can assist the implementation of a low carbon industry that harmonizes economic development with the climate change mitigation.