Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Simão, Lisandro
Orientador(a): Pereira, Fabiano Raupp
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222005
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.
id UFSC_bdf506fab71ff4b64fd8bb15083c7b65
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/222005
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaSimão, LisandroPereira, Fabiano RauppMontedo, Oscar Rubem Klegues2021-04-12T18:34:08Z2021-04-12T18:34:08Z2020371479https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222005Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.Geopolímeros são materiais resultantes de uma reação química exotérmica, que necessita de uma ativação alcalina para ocorrer a denominada geopolimerização. Suas principais matérias-primas são os aluminossilicatos (metacaulins) e seus ativadores alcalinos (NaOH, silicato de sódio), que após a síntese compõem o sistema ligante SiO2-Al2O3-Álcalis. O presente trabalho tem como objetivo identificar fontes alternativas minerais para o sistema composicional geopolimérico SiO2-Al2O3-Álcalis através da valorização de resíduos e propor aplicabilidades adequadas aos produtos obtidos. Diferentes resíduos com potencial de uso na obtenção de geopolímeros, tanto no Brasil quanto em Portugal (local do estágio no exterior), foram selecionados. Os resíduos cinzas de biomassa (BA) e de corte e polimento de rochas ornamentais (SW) foram utilizados no aprofundamento das interações composicionais geopoliméricas. Uma revisão sobre o resíduo SW foi realizada com o objetivo de avaliar classificação, características físicas e químicas (Potencialidade), viabilidade ambiental, tecnológica e econômica buscando-se a valorização desse material numa matriz geopolimérica. Constatou-se que a geração deste resíduo é significativa em vários lugares no mundo, inclusive no Brasil. Características funcionais como aditivo redutor de água, redutor de ativadores alcalinos e efeito fíller, revelaram um vasto potencial de uso de SW. A substituição de até 50 m.% de metacaulim (MK) por SW permitiu atingir resistência à compressão satisfatória (> 25 MPa) para aplicação como material de construção. Com 75 m.% de substituição, a resistência à compressão foi compatível com argamassa de revestimento, na qual é necessária uma resistência inferior (> 6 MPa). Da mesma forma, o resíduo BA se mostrou também um material potencial, substituindo até 75 m.% do metacaulim comercial. Reações de estado sólido ocorreram com as formulações de BA ao realizar cura hidrotermal, convertendo parte dos minerais constituintes em zeólitas dos tipos P e faujasita. As amostras contendo zeólita do tipo Faujasita tiveram altas áreas de superfície específica (BET) chegando até 125 m2/g naquelas contendo agente porogênico, enquanto as amostras que formaram zeólitas do tipo P tiveram valores inferiores a 20 m2/g. Os resultados sugerem que estes produtos podem ser funcionalizados como adsorventes de metais pesados e gases tóxicos. Por fim, em consonância com a necessidade de abranger a durabilidade dos produtos obtidos, um estudo aprofundado sobre a estabilidade do sódio nas amostras e a consequente formação de eflorescências foi avaliado de modo a desenvolver metodologias composicionais e de processo para evitar o desenvolvimento deste fenômeno em materiais geopoliméricos.Abstract: Geopolymers are materials resulting from an exothermic chemical reaction that requires an alkaline activation to occur, called geopolymerization. Its main raw materials are aluminosilicates (metakaolin) and their alkaline activators (NaOH, sodium silicate) which after synthesis make up the SiO2-Al2O3-Alkali binder system. In this sense, the present work aims to synthesize geopolymers compositionally adjusted to the SiO2-Al2O3-Alkali binder system from the waste valorization and to identify appropriate applicability according to the obtained properties. Following the first specific objective of the thesis, the first step of the work was to select waste with potential use in obtaining geopolymers in both Brazil and Portugal (internship site abroad). The biomass ash (BA) and stone cutting and polishing waste (SW) were selected to further study the interactions of these components in geopolymeric formulations. A review of the SW was carried out to know its classification, its physical and chemical characteristics (Potentiality), environmental, technological and economic viability of the use of this material and the main suggested applications for the valorization. In general, it can be concluded that the generation of the waste is considerable in many places in the world, including Brazil, and its research of valorization is fundamental for the sustainability of the ornamental stone cutting and polishing sector. The use of SW in geopolymeric formulations showed that the waste can be an interesting component in geopolymerization, having functions such as water-reducing additive, alkaline activators reducer and filler effect. Replacement of up to 50 wt.% metakaolin (MK) with SW achieved satisfactory compressive strength (> 25 MPa) for application as a building material, while 75 wt.% replacement had compressive strength compatible with coating mortar in which lower resistance (> 6 MPa) is required. Likewise, the BA proved to be a potential material for use in geopolymerization, having as main oxides those of interest to the process, such as SiO2 and Al2O3 and replacing up to 75 wt.% of commercial metakaolin. Solid-state reactions occurred with the BA formulations when performing hydrothermal curing, converting part of the geopolymeric gel to P-type and faujasite zeolites. Samples containing Faujasite zeolite had high specific surface areas (BET) of up to 125 m2/g in samples containing porogenic agent (T75.M10.H3), while samples that formed type P zeolites (T75.M8.H15) had values less than 20 m2/g. The results suggest that these products can be functionalized in future work for environmental applications such as adsorbent for heavy metal and toxic gases. Finally, in line with the need to cover the durability of the products obtained, an in-depth study on the stability of sodium in the samples and the consequent formation of efflorescence was evaluated to develop compositional and procedural methodologies to prevent the development of this common defect in geopolymeric materials.156 p.| il., gráfs.porCiência dos materiaisEngenharia de materiaisPolímerosPolímeros inorgânicosResíduosRochas ornamentaisValorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPCEM0534-T.pdfPCEM0534-T.pdfapplication/pdf5934974https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/222005/-1/PCEM0534-T.pdf5fe195deb7f30b69fd7b5e40cdc27cdeMD5-1123456789/2220052021-04-12 15:34:08.257oai:repositorio.ufsc.br:123456789/222005Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732021-04-12T18:34:08Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
title Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
spellingShingle Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
Simão, Lisandro
Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Polímeros
Polímeros inorgânicos
Resíduos
Rochas ornamentais
title_short Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
title_full Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
title_fullStr Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
title_full_unstemmed Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
title_sort Valorização de resíduos como fonte alternativa mineral para o sistema composicional geopolimérico SiO2- Al2O3-álcalis
author Simão, Lisandro
author_facet Simão, Lisandro
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Simão, Lisandro
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Pereira, Fabiano Raupp
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Montedo, Oscar Rubem Klegues
contributor_str_mv Pereira, Fabiano Raupp
Montedo, Oscar Rubem Klegues
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Polímeros
Polímeros inorgânicos
Resíduos
Rochas ornamentais
topic Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Polímeros
Polímeros inorgânicos
Resíduos
Rochas ornamentais
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.
publishDate 2020
dc.date.issued.fl_str_mv 2020
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-04-12T18:34:08Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-04-12T18:34:08Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222005
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 371479
identifier_str_mv 371479
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222005
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 156 p.| il., gráfs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/222005/-1/PCEM0534-T.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 5fe195deb7f30b69fd7b5e40cdc27cde
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv sandra.sobrera@ufsc.br
_version_ 1851758995743703040

Registros relacionados