Caracterização de cinzas de biomassa e potencial de aplicação como material pozolânico ou ativador alcalino

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Assis, Letícia Freitas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Caracterização; Resíduos agroindustriais; Materiais pozolânicos; Ativação alcalina; Condutividade elétrica e pH; Characterization; Agro-industrial waste; Pozzolanic materials; Alkaline activation; Electrical conductivity and pH
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/218044

O concreto é o material artificial mais utilizado no mundo (10 Gt/ano). Nos primeiros onze meses de 2021, o consumo mundial de cimento aumentou 3,6% em relação a 2020. Estima-se que a fabricação do cimento é responsável por 8% das emissões antropogênicas globais de CO2, consome 85 kWh de energia elétrica e 3,1 GJ de energia térmica por tonelada de cimento. Quase 30% da emissão de CO2 já foi reduzida nos últimos 25 anos por meio da adoção de fornos mais eficientes, e, portanto, existe pouca margem para melhorias adicionais. Visando o desenvolvimento sustentável a indústria cimenteira pode utilizar material pozolânico para fabricação de cimentos com menores proporções de clínquer e, consequentemente, reduzir o consumo de energia e emissões de CO2. Paralelo a isso, existe a possibilidade da utilização de um aglomerante alternativo que não utiliza o cimento Portland, denominado aglomerante ativado alcalinamente (AAA). Estudos feitos com resíduos agroindustriais (cinzas de biomassa) têm apresentado resultados satisfatórios e são amplamente disponíveis já que grandes quantidades de resíduos são geradas. Nesse contexto, esta pesquisa propõe estudar algumas cinzas de biomassa, e seus potenciais pozolânicos e alcalinos. Para tal, resíduos da agroindústria (palha de milho, casca de soja, casca de café, casca de laranja, casca de banana, folha de bananeira e folha de bambu) foram calcinados a 600 °C durante 1 hora em mufla, foram moídos e peneirados na peneira 0,75 mm e denominadas cinzas teste. Então, as cinzas teste e as cinzas parâmetro (cinza da casca de arroz e cinza do bagaço de cana) foram caracterizadas por meio da Espectrometria de Fluorescência de Raios X (FRX) e Difração de Raios X (DRX). Após a caracterização das cinzas, objetivando analisar a reatividade pozolânica e o potencial alcalino, foram preparadas suspensões com seis diferentes proporções de cal/cinza (2,0:8,0; 2,5:7,5; 3,0:7,0; 3,5:6,5: 4,0:6,0 e 4,5:5,5), e estas foram monitoradas através de medidas de condutividade elétrica e pH a 60 ºC, durante 7 dias consecutivos. Com isto, observou-se uma redução nos valores de pH e condutividade elétrica, no caso das cinzas com propriedades pozolânicas, e um aumento, no caso das cinzas com potencial alcalino. A cinza da folha de bambu apresentou comportamento pozolânico. A cinza da casca de café e de banana foram capazes de atuar como ativador alcalino em argamassas, proporcionando resistência média à compressão comparável às obtidas com as argamassas ativadas com reagentes químicos comerciais. A cinza da casca de café proporcionou 34,27 MPa de resistência à compressão, isso corresponde ao aumento de 181,96% quando comparada à resistência atingida pela argamassa padrão sem ativador e 8,53% comparada à argamassa ativada com hidróxido de sódio. Já a cinza da casca de banana, gerou 47,61 MPa de resistência à compressão, que significa um aumento de 16,31% em relação a argamassa padrão ativada com hidróxido de potássio, 50,80% em relação a argamassa ativada com hidróxido de sódio e 291,76% comparada a argamassa controle sem ativador alcalino. A análise de pH e condutividade elétrica das cinzas da casca de café e da casca de banana demonstrou que a liberação de álcalis foi quase instantânea, indicando que os álcalis ficam disponíveis imediatamente para que a cinza atue como ativador alcalino. Sendo assim, foi concluído que a cinza da folha de bambu é uma cinza pozolânica e as cinzas da casca de café e da casca de banana são cinzas que podem ser utilizadas como ativador alcalino alternativo na elaboração de argamassas e concreto.