Avaliação de sílicas e materiais à base de silício obtidos a partir de cinzas de casca de arroz de diferentes processos de combustão - Fernandes, Iara Janaina (2020)
A casca de arroz é um resíduo amplamente gerado no Brasil e no mundo, é o principal coproduto do beneficiamento do arroz e tem sido aplicada como biomassa para geração de energia. A cinza de casca de arroz (CCA), resíduo sólido gerado no processo de combustão é composta por sílica, carbono e outros componentes em menores quantidades. Em função do elevado teor de sílica, a CCA é um material com potencial para ser transformado em coproduto para diversas indústrias. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar a influência de tratamentos térmicos e químicos em diferentes tipos de CCAs, coprodutos industriais, na obtenção de sílicas e compostos Si-C-O. A preparação destes compostos a partir de matérias-primas virgens é difícil e dispendiosa e requer pressões e temperaturas extremamente altas. Experimentalmente, duas CCAs residuais, obtidas por distintos processos de combustão industrial, grelha móvel e leito fluidizado, foram submetidas a diferentes tratamentos químicos ou térmicos em diferentes fluxos atmosféricos (H2, N2, O2, ar comprimido e vácuo) e, posteriormente, caracterizadas utilizando as análises de granulometria a laser, massa específica, área superficial específica, carbono total, FTIR, Raman, FRX, DRX, TGA, MEV e estudos de Espectroscopia de Impedância. Os resultados indicam que é possível sintetizar sílica a partir da CCA de forma simples. Os diferentes processos de beneficiamento empregados alcançaram concentrações de sílica superiores a 98%, sendo os tratamentos que atingiram os maiores teores foram a lixiviação ácida seguida de tratamento térmico e sol-gel (~99,3 e 99,6%). O método sol-gel, ainda apresentou elevada área superficial específica (~670 m².g-1). O processo de combustão da casca não influenciou na pureza das sílicas obtidas. Os tratamentos térmicos propostos geraram pós com alto teor de sílica, alguns amorfos, outros cristalinos na forma de cristobalita (fluxo de O2). Os rendimentos encontrados variaram de acordo com a remoção do carbono. As amostras com conteúdo analítico de carbono (sem tratamento, com fluxo de N2, H2) mostraram um aumento significativo na condutividade elétrica em comparação com as amostras mais puras. Este resultado está relacionado ao provável fato de os átomos de carbono serem incorporados à rede da cristobalita formando cadeias de Si-C-O-Si, em que um átomo de silício foi substituído por carbono, obtendo-se compostos intermediários de Silício-Carbono. Amostras tratadas com O2 apresentaram valores de resistividade baixos em comparação com a sílica pura (1008 Ω.cm) com teores de carbono muito baixos (< 0,8%). Assim, este método de obtenção de materiais de sílica carbonosa a partir de CCA é de baixo custo e o método de preparação tem caráter inovador.