Produção de Alumínio e Consumo de Energia

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PRODUÇÃO DE ALUMÍNIO DO 
PONTO DE VISTA DO 
CONSUMO DE ENERGIA 
(Aluminum production from the viewpoint of 
energy consumption) 
 
 
 
Eng. Doutoranda Vanessa Meloni Massara 
Instituto de Eletrotécnica e Energia 
Energia 
Universidade de São Paulo 
2004 
 
 
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O alumínio 
O alumínio é o elemento metálico mais abundante na crosta terrestre, representando 8,13% 
do total. Entretanto, quase não é encontrado livre na natureza, e sim em formas em formas 
combinadas, como óxidos ou silicatos. Em geral, sua composição é a bauxita, que foi 
identificada pela primeira vez em 1821, perto da Vila de Les Baux no Sul da França. 
A bauxita é a fonte mais importante de obtenção do alumínio, após passar por processos 
industriais que serão descritos a seguir, para atingir a forma do metal. 
A produção economicamente viável do alumínio só foi descoberta em 1886, quando 
Charles Martin Hall, nos EUA, e Paul L. T. Hérlout, na França, ambos com 22 anos de 
idade, desenvolveram e patentearam, quase que simultaneamente, o processo em que a 
alumina é dissolvida em criolita fundida e decomposta eletroliticamente. Esta técnica de 
redução, geralmente conhecida como processo Hall-Héroult (etapa do smelting), subsiste 
até a atualidade, com melhoramentos, permitindo a produção do alumínio em larga escala, 
bem como o processo Bayer (etapa do refino), como veremos adiante. 
A utilização das patentes Hall, pela Alcoa e Alcan, na América do Norte, e Heroult, pela 
Alusuisse e Pechiney, na Europa, conduziu o crescimento da indústria do alumínio no 
século XX. 
 
Breve histórico mundial 
Após a Segunda Guerra Mundial, as empresas Reynolds e Kaiser também entraram no 
mercado, pois arrendaram e depois adquiriram fábricas instaladas pela Alcoa nos EUA, 
quando o governo norte-americano decidiu aumentar a produção do metal durante o 
conflito. 
O cenário então formado, criou o grupo que se tornou conhecido como as “ seis irmãs” do 
alumínio mundial. 
A indústria do alumínio apresentou expressivo crescimento até a década de 70, quando 
passou a enfrentar uma retração da demanda e uma elevação dos custos energéticos e de 
produção. Até então, possuía um caráter fortemente oligopolista, com as poucas grandes 
empresas detendo parcela expressiva do mercado mundial, num índice que chegou a 
superar 80%. 
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Em função das instabilidades geradas pela crise do petróleo, promovendo a retração da 
demanda e a elevação dos custos de produção, as empresas passaram a apresentar baixa 
rentabilidade, com redução acentuada dos seus resultados. Como conseqüência da crise, 
associada à pressão aos países desenvolvidos em relação à preservação ambiental, ocorrem 
cortes na produção e fechamento de unidades nos EUA, Japão e Europa. 
A indústria mundial passou então a se direcionar para países com maior oferta de recursos 
naturais e energéticos. A pulverização da produção ocorrida a partir da década de 70, 
alterou significativamente a estratégia dos principais grupos internacionais. Os grandes 
grupos intensificaram a sua verticalização, promovendo investimento nas áreas de fundição 
e laminação, estendendo seus domínios aos mercados de transformados, voltados 
principalmente para transporte, embalagem, construção civil e para o setor automobilístico. 
Ao final da década de 70, as “ seis irmãs” deixaram de controlar as cotações do produto, 
uma vez que o alumínio passou a ser negociado como uma “commodity” na Bolsa de 
Metais de Londres (através de contratos de venda de no mínimo 25 tonelaas métricas de 
alumínio). 
Durante as décadas de 80 e 90, as grandes empresas do setor passaram por profundas 
reestruturações internas, que visaram o aumento da rentabilidade perdida. Entre as 
principais medidas tomadas, realizaram-se cortes de despesas, o desenvolvimento de outros 
setores e a troca de administradores. A fusão entre as gigantes Alcoa Inc. e Reynols, 
concretizada no início de 2000, é reflexo dessa busca por uma estrutura mais enxuta. 
O processo de reestruturação conduziu à situação atual, criando um cenário no qual, cerca 
de 152 empresas mantêm operações de alumínio primário no Mundo. Entretanto as 
empresas: Alcoa-Reynolds, Alcan, Kaiser, Pechuiney e Alusuisse ainda tem participação 
expressiva no cenário internacional. 
 
Produção mundial 
Os maiores produtores mundiais, são os Estados Unidos, seguidos da Rússia, Canadá e 
China, que em conjunto representam 52% da produção mundial. A China dobrou a 
produção na última década. 
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No segundo grupo de produtores destacam-se a Austrália e o Brasil, que está entre os seis 
primeiros produtores no ranking mundial, o que corresponde aproximadamente a 6% do 
total produzido entre todos os países. 
 
Consumo mundial e Setores de utilização 
O consumo mundial de alumínio primário vem crescendo, principalmente nos EUA, Japão, 
China e Alemanha que juntos consomem mais da metade de todo o alumínio produzido no 
Mundo. 
Os grandes setores de utilização de alumínio estão agrupados em 6 divisões: 
- Construção Civil 
- Transportes 
- Indústria de Eletricidade 
- Bens de Consumo 
- Embalagens 
- Máquinas e Equipamentos 
Os maiores mercados estão na produção de embalagens e transportes, considerando a 
leveza do material. 
 
Consumo de energia 
Um fator importante na produção de alumínio, é a disponibilidade de energia, pois este item 
chega a alcançar 40% na planilha de custos da produção, ressaltando a característica 
eletrointensiva desta indústria. 
 
Breve histórico brasileiro 
No Brasil, o desenvolvimento desse setor foi incrementado na década de 70, quando as 
empresas mundiais promoveram um reposicionamento espacial, visando vantagens 
compaativas em termos de recursos naturais e energéticos. 
A indústria do Alumínio foi introduzida no Brasil em 1944 pela Empresa Petroquímica 
Brasileira S.A. em Ouro Preto, Minas Gerais, fábrica adquirida pela Alcan em 1948. Em 
1955, a Companhia Brasileira do Alumínio – CBA, começou a produção de alumínio 
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primário no Estado de São Paulo. Em 1970, a Alcoa Alumínio S.A. iniciou as operações em 
Poços de Caldas, Minas Gerais e, em 1984 ativou a produção em São Luís, Maranhão. 
Com a crise econômica dos anos 90, o consumo interno de país ficou estagnado, 
caracterizando seu perfil exportador. 
Como detentor da terceira maior reserva de bauxita no Mundo, o Brasil é um dos maiores 
fornecedores de alumínio no mercado spot internacional (marcado à vista). 
 
Produção Nacional 
O setor possui seis produtores de alumínio primário: Albrás, Alcan, Alcoa (maior 
produtora), Aluvale, Billinton e CBA, cujas capacidades de produção estão distribuídas em 
sete unidades “smelters” (unidades de redução eletrolítica da alumina em alumínio). 
A capacidade de produção é estimada (ABAL, 2001) em 1,5 milhões de toneladas anuais. 
 
Consumo Nacional, Setores de utilização e exportação 
O aumento do consumo per capita de alumínio no país, deve-se principalmente ao 
crescimento de consumo de latas para bebidas gaseificadas. 
Os setores de produção estão relacionados a seguir: 
- Chapas e lâminas 
- Fios e cabos condutores 
- Arames de solda, perfis de alumínio, chapas 
- Tampas plásticas, garrafas PET 
- Pó de alumínio, metal primário 
- Rodas, metal ligas (indústria automobilística) 
O material utilizado na indústria da aviação não é produzido no país, pois existem 
substitutos ao alumínio que ainda estão sendo difundidos no Brasil 
E para o sub-setor de embalagens. 
Quanto a exportação, Segundo a ABAL (2001), o destino do alumínio primário está 
concentrado em 6 países: Argentina (3,7%), Itália (3,8%), Estados Unidos (11,7%), Bélgica 
(14,4%),Holanda (17,8%), Japão (30,6%), através de produtos como ligas de alumínio, 
resíduos, fios, barras e perfis, escamas, chapas e tiras de espessura superior a 0,2 mm, 
folhas e tiras delgadas de espessura inferior a 0,2 mm e tubos de alumínio. 
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Consumo de energia no Brasil para o sub-setor 
Para fins de pesquisa sobre o consumo de energia no setor industrial, através de consulta ao 
Balanço Energético Nacional (2003, última base: 2002), o sub-setor “alumínio” está 
inserido no agrupamento: “não-ferrosos e outros da metalurgia”. Dois gráficos resumem o 
perfil de consumo de energia relacionado ao sub-setor. No primeiro deles, mostra-se a 
evolução no consumo de energia para quinze anos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
No segundo gráfico, obtido a partir da planilha de consumo por tipo de fonte, verificamos 
que este sub-setor utiliza predominantemente a eletricidade, seguida de óleo combustível e 
carvão vegetal. As outras fontes também apresentam incremento no uso para o período de 
Gráfico. Evolução do consumo de energia no sub-setor metalurgia – 1987-2002 (em mil 
tep). Fonte: BEN, 2003 
 
Na planilha de consumo por tipo de fonte, verificamos que este sub-setor utiliza 
predominantemente a eletricidade, seguida de óleo combustível e carvão vegetal. As outras 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Consumo (mil Tep) 167 0 871 54 0 244 2547 8 431
Gás 
Natural
Lenha
Óleo 
Combustív
GLP e 
Diesel
Gás 
canalizad
Carvão 
mineral/ 
Eletricidad
e
Carvão 
vegetal
Outros de 
petróleo
 
 
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
Consumo (mil Tep) 16.848 18.499 19.330 16.514 17.227 17.256 18.447 18.815 18.828 19.030 19.068 18.786 18.968 20.832 19.700 21.235
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
 
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fontes também apresentam incremento no uso para o período 1987-2002, porém em menor 
escala. O gráfico apresentado resume a situação de consumo por tipo de fonte no setor 
industrial – sub setor: não ferrosos e outros da metalurgia em 2002. 
Gráfico. Consumo de energia por tipo no sub-setor industrial não ferrosos e outros da 
metalurgia – 2002 (em mil tep). 
Fonte: BEN, 2003. 
 
Etapas de fabricação 
 
1. MINERAÇÃO 
A bauxita, é a base da produção de alumínio e é em geral, localizada em países tropicais 
como Guiné, Austrália, Brasil, Jamaica e Índia, que possuem juntos aproximadamente 70% 
das reservas mundiais. 
Quase sempre, é encontrada na superfície do solo e retirada com escavadeiras. 
Uma característica importante na redução dos custos de transportes, consiste na 
proximidade entre a mina e a unidade de refino, diminuindo assim o peso dos gastos com 
transporte. 
No Brasil, existem grandes reservas no Estado do maranhão e em Minas Gerais. 
 
2. REFINAÇÃO 
O pó de óxido de alumínio (conhecido como alumina), é obtida a partir do uso de duas a 
três toneladas de bauxita, conforme sua pureza. 
Essa etapa consiste basicamente na mistura da bauxita moída com soda cáustica sob 
pressão e calor, seguida de separação entre o material cristalizado (a alumina hidratada) e o 
resíduo (barro vermelho) no processo denominado “seeding”, lavagem e secagem dos 
cristais. No Brasil, é utilizado para tal, o “Processo Bayer”. 
 
Processo Bayer – a produção da alumina 
Em 1887 o químico austríaco Karl Josef Bayer desenvolveu um processo de refino bastante 
econômico. Este processo envolve cinco etapas básicas: 
- Preparação: a bauxita é extraída e transformada em um pó fino 
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- Dissolução: O pó é misturado com hidróxido de sódio (a soda cáustica) e agitado 
sob pressão, fazendo com que a alumina se dissolva como aluminato de sódio 
- Separação: retirada das impurezas como: sílica e óxido de ferro, cujo resíduo é 
intitulado “red mud” (barro vermelho). Originalmente a separação das impurezas era feita 
através de filtração, porém a prática atual, dilui e decanta o chamado “ Licor de Bayer” e 
retira o red mud. 
- Precipitação: o licor é transferido para tanques de aço, onde é misturado à finas 
partículas de hidróxido de alumínio por um período que pode variar entre 20 a 80 horas, em 
constante agitação, causando a solidificação da alumina, formando cristais que são 
facilmente separados da solução., lavados e secos 
- Calcinação: os cristais são submetidos a alta temperatura para alcançar o “melting 
point” ( ponto de fundição) O produto final é um pó branco fino com alto teor de pureza, já 
que 10% da alumina produzida no Mundo requer altos padrões de pureza, pois além der a 
base de produção do alumínio metálico, tem utilizações diversa como em abrasivos, 
refratários, velas de motores a combustão, e na sua forma hidratada, como tratamento de 
água para o consumo humano e industrial, retardante de chamas e pasta de dente.O restante 
é utilizado na produção de alumínio 
 
 
Figura. O Processo Bayer. Fonte: Graham, 1990; Habashi, 2005. 
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Na figura, mostra-se o fluxo do Processo Bayer. De forma resumida: Entrada da bauxita, 
preparação, dissolução (mistura com a soda), obtenção do licor, separação entre cristais e o 
red mud,, precipitação (transformação em alumina hidratada), lavagem e secagem dos 
cristais, calcinação e obtenção do óxido de alumínio. 
Na operação do processo Bayer, a temperatura, o nível de concentração do licor de 
aluminato de sódio (sua exata composição química), são os responsáveis pela eficiência e 
pureza da alumina produzida. 
A bauxita é um composto excelente para esse fim, possuindo de 50 a 60% de alumina, 
porém algumas características de sua composição podem variar de região para região, 
determinando os locais com reservas ótimas (no tocante a composição química). Um 
exemplo dessa questão, são as reservas de Arkansas nos EUA, que até a Segunda Guerra 
Mundial, foram rejeitadas pela Alcoa, por necessitarem de modificações economicamente 
inviáveis na produção dos cristais (formavam um composto insolúvel na combinação sílica, 
alumina e soda, no qual grande parte era perdida no “red mud”) e que atualmente, através 
do desenvolvimento tecnológico, são possíveis. 
O refino é uma parte bastante onerosa na produção do alumínio. O Processo Bayer, embora 
eficiente e mais barato do que as técnicas anteriores, demanda muita energia, suprida em 
geral, pelos combustíveis fósseis. Outra questão de relevância é o impacto ambiental do 
depósito do “red mud” (como será comentado no item: emissão de poluentes). 
 
3. SMELTING 
Assim como o Processo Bayer é a base da etapa de refinação, na fase de “smelting”, a base 
da etpa smelting, é o processo Hall-Héroult, de 1886, desenvolvido por C.M. Hall (EUA) e 
por Paul L.T. Héroult (França). 
Este processo define que, para obter o alumínio, é necessário fazer a redução eletrolítica da 
alumina, através da inserção da mesma em um banho de criolita. A cada duas toneladas de 
alumina é obtida 1 tonelada de alumínio. 
Através da corrente elétrica, o metal contido no alumínio se solta do oxigênio, que vai se 
combinar a anodos de carbono. Em 1930, Sodeberg, desenvolveu a obtenção de anodo “em 
pasta” (oriundos de coque e piche). 
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A eletricidade gera calor que acaba mantendo o banho no estado líquido, em processo 
contínuo. 
Nesta etapa, muita energia é consumida nas cubas que são posicionadas e ligadas em série. 
Através deste processo, a produção de alumínio puro está fixada em 99,9%. 
Outro processo que permite maior pureza (até 99,98%), foi elaborado em 1901 por William 
Hoopes (Processo Hoopes). Utiliza o mesmo conceito de redução eletrolítica, mas usa para 
o banho, uma combinação de substâncias de diferentes densidades, funcionando como 
anodo e catodo.No Brasil e na maioria dos países sta técnica não é utilizada. 
 
4. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ELEMENTOS DIVERSOS 
O metal líquido é despejado em formas (cujo material depende do que será produzido), até 
se solidificar. Para tal, a influência do controle de temperatura para manter a fluidez é vital. 
 
5. ESQUEMA DA PRODUÇÃO DE ALUMÍNIO 
Na figura seguinte, um esquema simplificado de todas as etapas necessárias para a 
produção do alumínio 
 
 
 
Figura. Esquema da produção de alumínio - refinamento da bauxita para produção de 
alumina. 
Fonte Alcoa (disponível no site) 
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Emissão de Poluentes 
As emissões classificadas por etapa de produção, são de forma sucinta: 
- No refino de alumina: particulados, hídrica 
- Na produção de anodo: partículas, dióxido de enxofre 
- Na produção de alumínio: dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de 
enxofre, CF4, C2F6, ar 
- Resíduos da etapa smelting (flureto): particulados, em especial resíduos de 
magnésio 
- Fabricação: particulados, hídrica 
 
No Brasil, os resíduos do processo de refinação (bauxita e soda cáustica) são armazenados 
em lagos artificiais, e uma vez cheios recebem cobertura de vegetação. O restante da soda 
cáustica é reciclado no próprio processo de produção. 
A emissão de poluentes no processo smelting (flureto) obedece à padrões nacionais. Os 
catodos de carbono consumidos são armazenados em prédios de concreto, selados de 
maneira a não afetar o ambiente. 
 
Custos de Fabricação média mundial e nacional 
O custo da bauxita na média mundial é de aproximadamente 34% do custo total de 
produção da alumina. Logo depois, na composição média de custos para produção da 
alumina, seguem-se: energia (25%), soda caústica (19%), mão de obra (14%) e outros 
(8%). 
 
Gráficos. Custos de produção de Alumínio e alumina em uma fábrica do Nordeste 
brasileiro. 
 
 
 
 
 
 
Custo por tonelada de alumínio em uma fábrica 
do nordeste brasileiro (2000) 
36,00%35,00%
Conversão
Alumina
Eletricidade
 
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Fonte: ABAL, 2000. 
Como conversão em alumina entende-se: mão de obra, energia, custo fixo e outras matérias 
primas. 
Como conversão em alumínio entende-se: mão de obra, custo fixo e outras matérias primas, 
exceto energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Custo por tonelada de alumina em uma fábrica 
do nordeste brasileiro (2000) 
41,30%
11,60%
47,10%
Bauxita
Soda Cáustica
Conversão
 
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BILIOGRAFIA 
 
Anuário estatístico da ABAL , Associação Brasileira do Alumínio, 2001. 
Aluminum Statistical Review , The aluminum Association, 2001. 
Memorial da Companhia Geral de Minas – Subsidiária da Alcoa Alumínio S/A, Alcoa, 
2001. 
R & D for industry: a century of technical innovation at Alcoa, Margaret Graham, 
1990. 
The story of aluminum, The Aluminum industry por Junius D. Edwards. 
Outlook of the Bayer process, The metalurgical societ Inc., por Nils Oeberg e Rudolf 
Friederich, 1986. 
Alcoa. Site: http://www.alcoa 
Balanço Energético Nacional, Ministério da Minas e Energia, 2003. 
ENE 5703 – Usos finais e demanda de energia. Material de Aula. Prof. Dr. Ildo Luis 
Sauer, Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo, 2004. 
Habashi, F. A short history of hydrometallurgy. Hydrometallurgy, n.79, pp. 15-22, 2005.