CARACTERIZAÇÃO DA CINZA DO BAGAÇO DE FÉCULA DE MANDIOCA PARA USO EM MATRIZES CIMENTÍCIAS
Resumo
A cinza do bagaço de fécula de mandioca (CSBA) é um subproduto agroindustrial abundantemente gerado no Brasil, porém suas aplicações na construção civil ainda são pouco exploradas. Este estudo avalia o potencial da CSBA como material cimentício suplementar por meio de uma caracterização química, física e térmica detalhada. A metodologia experimental incluiu a secagem e moagem do bagaço, seguidas de tratamentos térmicos a 650°C, 900°C e 1000°C para a produção de cinzas com propriedades distintas. Técnicas analíticas como espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) foram empregadas para determinar sua composição e comportamento térmico. Análises microscópicas e ensaios de massa específica avaliaram as propriedades físicas. Os resultados destacaram que a combustão a 650°C produziu o maior teor de sílica amorfa, o que favorece a atividade pozolânica. Apesar da baixa concentração de sílica em comparação ao cimento Portland, a CSBA apresentou características favoráveis para substituição parcial em matrizes cimentícias. Este estudo contribui para a construção sustentável ao promover o uso circular de resíduos agroindustriais e reduzir impactos ambientais. Além disso, fornece um caminho para a incorporação da CSBA em formulações de concretos e argamassas ecológicos, atendendo à necessidade de materiais inovadores e sustentáveis na engenharia civil.
Biografia do Autor
Doutor em Ciência e Tecnologia Ambiental pela Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), mestre em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Maringá (UEM) e graduado em Engenharia Civil pela Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE-SP). Professor Adjunto da UFGD, atua em engenharia estrutural, materiais sustentáveis e sustentabilidade ambiental. É revisor e editor da revista IPSUM Civil, com experiência em BIM, modelagem computacional e projetos estruturais.
Possui experiência na área de Física dos Materiais, com ênfase em cerâmicas ferroelétricas transparentes, análise estrutural por refinamento de Rietveld e técnicas eletro-óticas para caracterização de materiais. Atualmente desenvolve pesquisas com filmes compósitos poliméricos multiferroicos e influência de estresses externos no desenvolvimento de plantas utilizando técnicas fotônicas. Dedica-se também ao estudo de metodologias e práticas do ensino de Física.
Doutora e mestre em Ciência dos Materiais pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS) e graduada em Engenharia Civil pela Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE-SP). Possui experiência em Engenharia Civil, com atuação em projetos complementares, acompanhamento de obras e docência nas áreas de mecânica dos solos, materiais de construção e estradas. Desenvolve pesquisas em Energias Renováveis e novos materiais.
Engenheira Ambiental graduada pela Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS), com mestrado e doutorado em Ciência e Tecnologia Ambiental pela Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD). Possui experiência em pesquisa acadêmica, com participação em grupos de estudos sobre cana-de-açúcar, qualidade do ar e óptica aplicada. Atualmente é professora no ensino presencial e a distância no Centro Universitário da Grande Dourados (UNIGRAN).
Referências
ALAVÉZ-RAMÍREZ, R. et al. The use of sugarcane bagasse ash and lime to improve the durability and mechanical properties of compacted soil blocks. Construction and Building Materials, v. 34, p. 296–305, 2012.
ALBUQUERQUE, D. Os 20 maiores produtores de Mandioca. Disponível em: <https://socientifica.com.br/os-20-maiores-produtores-de-mandioca-do-mundo/> Acesso em: 17 jan. 2023.
ALEXANDRE, E.; LUZ, C. A. DA. Partial replacement of CPV-ARI cement by water treatment plant sludge (WTS). Revista Materia, v. 25, n. 1, 2020.
AMARAL, L. DO; JAIGOBIND, A. G. A.; JAISINGH, S. Processamento da MandiocaServiço Brasileiro de Respostas Técnicas. [s.l: s.n.].
AUGUSTO JUNIOR, J. et al. Estudo Das Propriedades De Blocos Sextavados De Concreto Para Pavimentação Com Uso De Resíduos De Construção Civil. Colloquium Exactarum, v. 9, n. 2, p. 65–76, 2017.
BARROS, R. N.; SANTOS, M. DO S. M.; BATISTOTE, M. AVALIAÇÃO DO BAGAÇO DE MANDIOCA COMO UMA FONTE PROMISSORA PARA A PRODUÇÃO BIOETANOL. Educação ambiental em ação, v. xxi, p. 1–11, 2019.
BARROSO, T. R. Estudo da atividade Pozolânica e da aplicação em concreto de cinzas do Bagaço da cana de Açucar com diferentes características Físico-Químicas. [s.l.] Universidade Estadual do Norte Fluminense, 2011.
BATOOL, F.; MASOOD, A.; ALI, M. Characterization of Sugarcane Bagasse Ash as Pozzolan and Influence on Concrete Properties. Arabian Journal for Science and Engineering, v. 45, n. 5, p. 3891–3900, 2020.
BEHERA, P.; NOMAN, M. T.; PETRŮ, M. Enhanced mechanical properties of eucalyptus-basalt-based hybrid-reinforced cement composites. Polymers, v. 12, n. 12, p. 1–15, 2020.
BELLMANN, F.; STARK, J. Activation of blast furnace slag by a new method. Cement and Concrete Research, v. 39, n. 8, p. 644–650, 2009.
BENITTEZ, L. H. Utilização de escória de aciaria na fabricação de blocos de concreto. [s.l: s.n.].
BORGES, A. K. DE S. M.; MELO NETO, O. DE M.; MENDONÇA, A. M. G. D. Análise química-mineralógica de cimentos Portland comerciais. Polymers, v. 15, n. August, p. 66–73, 2021.
BOTELHO, A. C. C. Coagulantes orgânicos no tratamento da Manipueira de fecularia de mandioca. [s.l.] Universidade Tencnológica Federal do Paraná (UTFPR), 2019.
BOTOSSO, L. N. et al. Propriedades Mecânicas E Morfológicas Do Concreto Com Substituição Parcial De Agregado Miúdo Por Resíduo De Cerâmica Vermelha. Colloquium Exactarum, v. 11, n. 1, p. 79–88, 2019.
BRASIL. Presidência da República. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12305.htm>
BRAZILIAN ASSOCIATION OF TECHNICAL STANDARDS (ABNT). NM 23: Portland cement and other powdered materials - Determination of specific gravityAssociação Brasileira de Normas TécnicasBRAZIL, 2000.
BRAZILIAN ASSOCIATION OF TECHNICAL STANDARDS (ABNT). NBR 11579: Portland cement - Determination of loss on ignitionAssociação Brasileira de Normas TécnicasBrazil, 2012.
CANDIDO, J. D. C. Síntese e caracterização de hidrogéis com micropartículas de alginato carregados com neomicina e própolis. 2019.
CARVALHO BONILHA, Y. et al. Análise Das Propriedades De Blocos De Concreto Para Pavimento Intertravado Produzido Com Cinza Do Bagaço Da Cana-De-Açúcar. Colloquium Exactarum, v. 10, n. 4, p. 28–35, 2018.
CASTALDELLI, V. N. et al. Use of slag/sugar cane bagasse ash (SCBA) blends in the production of alkali-activated materials. Materials, v. 6, n. 8, p. 3108–3127, 2013.
CHANDRASEKHAR, S. et al. Microsilica from rice husk as a possible substitute for condensed silica fume for high performance concrete. Journal of Materials Science Letters, v. 21, n. 16, p. 1245–1247, 2002.
ČIULADIENĖ, A. et al. Investigation of the chemical composition of red pigments and binding media. Chemija, v. 29, n. 4, p. 243–256, 2018.
COELHO, S. T. et al. Municipal Solid Waste Energy Conversion in Developing Countries: Technologies, Best Practices, Challenges and Policy, 2020. Disponível em: http://hdl.handle.net/10204/11933
COSENZA, J. P.; ANDRADE, E. M. DE; ASSUNÇÃO, G. M. DE. A circular economy as an alternative for Brazil’s sustainable growth: Analysis of the national solid waste policy. Revista de Gestao Ambiental e Sustentabilidade, v. 9, n. 1, p. 1–30, 2020.
ERNESTO, V. Caracterização Térmica do Bagaço da Cana-de-Açúcar Visando Aproveitamento Energético. [s.l.] Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2009.
FERREIRA, J. W. DOS S. et al. Análise Das Propriedades E Viabilidade Econômica Da Cerâmica Vermelha Utilizada Como Agregado Reciclado Miúdo Para Pavimentação. Colloquium Exactarum, v. 8, n. 3, p. 01–12, 2016.
FIGUEIREDO, F.; FIGUEIREDO, G.; et al. Analysis of Partial Substitution of Cement with Marble and Granite Powders in Concrete Production. ACI Materials Journal, 2022.
FIGUEIREDO, F.; SILVA, P.; et al. Concrete with partial replacement of natural aggregate by PET aggregate — An exploratory study about the influence in the compressive strength. v. 9, n. January, p. 172–183, 2022.
FIGUEIREDO, F. B. et al. Produção de piso intertravado de concreto ( pavers ) com substituição parcial do agregado miúdo pelo grits , resíduo da indústria de papel e celulose Production of concrete blocks floor with partial replacement of the finne aggregate by grits , a waste fr. p. 31339–31351, 2022.
FIGUEIREDO, F.; REIS, R. R.; MAIA, L. Physical and Mechanical Properties of Concrete Made with Glass Sand BT - Environmental Restoration (D. K. Ashish & J. de Brito, Eds.)Cham: Springer International Publishing, 2022.
FILHO, J. H. et al. Atividade pozolânica de adições minerais para cimento portland (Parte ii): índice de atividade pozolânica com cimento portland (IAP), difração de raios-x (DRX) e termogravimetria (TG/DTG). Revista Materia, v. 22, n. 3, 2017.
FIORDA, F. A.; SOARES, M.; JÚNIOR, S. Farinha de bagaço de mandioca : aproveitamento de subproduto e comparação com fécula de mandioca 1. v. 2013, p. 408–416, 2013.
FOSTER, A.; ROBERTO, S. S.; IGARI, A. T. Economia Circular e Resíduos Sólidos: Uma Revisão Sistemática sobre a Eficiência Ambiental e Econômica. ENGEMA, Encontro Internacional sobre Gestão Empresarial e Meio Ambiente, p. 17, 2016.
FRIOL GUEDES DE PAIVA, F. et al. Utilization of inorganic solid wastes in cementitious materials – A systematic literature review. Construction and Building Materials, v. 285, 2021.
GANESAN, K.; RAJAGOPAL, K.; THANGAVEL, K. Evaluation of bagasse ash as supplementary cementitious material. Cement and Concrete Composites, v. 29, n. 6, p. 515–524, 2007.
GARCIA LODEIRO, I. et al. Use of industrial by-products as alkaline cement activators. Construction and Building Materials, v. 253, p. 119000, 2020.
GHODDOUSI, P.; ADELZADE SAADABADI, L. Study on hydration products by electrical resistivity for self-compacting concrete with silica fume and metakaolin. Construction and Building Materials, v. 154, p. 219–228, 2017.
GONÇALVES, F. DA S.; RAMALHO, A. R. DOS S. Biodigestão anaeróbia da manipueira gerada na casa de farinha no município de Branquinha/AL, Brasil. Diversitas Journal, v. 6, n. 1, p. 36–47, 2021.
GUPTA, N.; SIDDIQUE, R.; BELARBI, R. Sustainable and Greener Self-Compacting Concrete incorporating Industrial By-Products: A Review. Journal of Cleaner Production, v. 284, p. 124803, 2021.
HAQ, A. U. et al. A comparative sorption study of Cr3+ and Cr6+ using mango peels: Kinetic, equilibrium and thermodynamic. Green Processing and Synthesis, v. 8, n. 1, p. 337–347, 2019.
HE, J.; KAWASAKI, S.; ACHAL, V. The utilization of agricultural waste as biochar for optimizing swampland: a review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, v. 980, n. 1, 2020.
HEWLETT, P.; LISKA, M. Lea’s chemistry of cement and concrete. [s.l.] Butterworth-Heinemann, 2019.
HOPPE FILHO, J. Sistemas Cimento, Cinza Volante E Cal Hidratada. [s.l.] Universidade de São Paulo (USP), 2008.
___. Atividade pozolânica de adições minerais para cimento portland (Parte i): índice de atividade pozolânica (IAP) com cal, difração de raios-x (DRX), termogravimetria (TG/DTG) e chapelle modificado. Revista Materia, v. 22, n. 3, 2017.
JESUS, T. H. M. DE. Aproveitamento do Resíduo de extração de fécula de mandioca para produção de etanol. [s.l.] Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” (UNESP), 2022.
JHA, P.; SACHAN, A. K.; SINGH, R. P. Agro-waste sugarcane bagasse ash (ScBA) as partial replacement of binder material in concrete. Materials Today: Proceedings, v. 44, n. xxxx, p. 419–427, 2021.
KELES, K. C. Influência da basicidade da escória de alto-forno como adição ao concreto. [s.l.] Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), 2011.
KHAN, R. et al. Reduction in environmental problems using rice-husk ash in concrete. Construction and Building Materials, v. 30, p. 360–365, 2012.
KOSMATKA, S. H.; KERKHOFF, B.; PANARESE, W. C. Design and Control of Concrete Mixtures. [s.l: s.n.].
MEDEIROS, M. H. F. DE et al. High reactivity pozzolan: a critical evaluation of Pozzolanic Activity Index (PAI) with lime using X-Ray Diffraction. Ambiente Construído, v. 15, n. 3, p. 19–29, 2015.
MENEZES, R. M. R. O. et al. Effect of water content and particle size on the thermal decomposition of ground cement paste. Revista Materia, v. 25, n. 1, 2020.
MIRANDA, M. A. R. O Limite De Aplicação Da Equação De Scherrer. [s.l: s.n.].
NASCIMENTO, G. C. et al. Caracterização físico-química da cinza de casca de arroz oriunda do processo termelétrico do sul de Santa Catarina - Brasil. Ciência e Natura, v. 37, n. 3, 2015.
NEVILLE, A. M. Concrete Technology. [s.l: s.n.]. v. 2
___. Properties of Concrete. 5. ed. Sao Paulo : [s.n.].
OLIVEIRA, R. DE S. Avaliação dos impactos ambientais e aplicação das normas regulamentadoras de segurança do trabalho em uma unidade processadora de derivados mandioca na região noroeste do Paraná. [s.l.] Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), 2013.
PÁDUA, P. G. L. DE. Desempenho De Compósitos Cimentícios Fabricados Com Cimentos Aditivados Com Cinzas De Bagaço De Cana-De-Açúcar in Natura E Beneficiadas. [s.l.] Universidade Federal de Minas Gerais, 2012.
PAULA, M. O. DE et al. Potencial da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como material de substituição parcial de cimento Portland. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 13, n. 3, p. 353–357, 2009.
PEIXOTO, T. DA S.; RESCH, S. RESÍDUOS DE MANDIOCA_ um estudo sobre a destinação da massa de mandioca pelas fecularias brasileiras. Encontro Internacional de Gestão, Desenvolvimento e Inovação (EIGEDIN), v. 2, n. 1, 2018.
PELISSER, F.; GLEIZE, P. J. P.; MIKOWSKI, A. Propriedades nanomecânicas do silicato de cálcio hidratado de síntese. Ambiente Construído, v. 9, n. 4, p. 129–139, 2009.
PINAFFI, C. D. et al. Estudo E Análise Da Fabricação De Concreto a Partir Do Uso De Resíduos De Borracha De Pneus. Colloquium Exactarum, v. 4, n. Especial, p. 99–106, 2013.
PINTO, R. B. et al. Resíduos da Construção Civil: matéria prima verde a ser investigada. Brazilian Journal of Development, v. 5, n. 2, p. 1339–1351, 2019.
REAL, R. P. Avaliação da utilização da cinza da casca de arroz como adição mineral em concreto de alto desempenho. [s.l.] Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2018.
RIBEIRO, C. C. Materiais de construção civil. [s.l.] Editora UFMG, 2002.
ROMANO, R. C. O. et al. Hydration of Portland cement with red mud as mineral addition. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v. 131, n. 3, p. 2477–2490, 2018.
SANTHOSH, K. G.; SUBHANI, S. M.; BAHURUDEEN, A. Cleaner production of concrete by using industrial by-products as fine aggregate: A sustainable solution to excessive river sand mining. Journal of Building Engineering, v. 42, p. 102415, 2021.
SCHETTINO, M. A. S.; HOLANDA, J. N. F. Characterization of Sugarcane Bagasse ash Waste for Its Use in Ceramic Floor Tile. Procedia Materials Science, v. 8, p. 190–196, 2015.
SERPELL, R.; LOPEZ, M. Properties of mortars produced with reactivated cementitious materials. Cement and Concrete Composites, v. 64, p. 16–26, 2015.
SILVA, T. G. E. et al. Economia circular. Revista Produção Online, v. 21, n. 3, p. 951–972, 2021.
VERMA, S. K.; DEB, M. K. Direct and rapid determination of sulphate in environmental samples with diffuse reflectance Fourier transform infrared spectroscopy using KBr substrate. Talanta, v. 71, n. 4, p. 1546–1552, 2007.
VILHALVA, D. A. A. et al. Aproveitamento da farinha de casca de mandioca na elaboração de pão de forma Utilization of cassava peel flour for preparing loaf bread. Rev Inst Adolfo Lutz, v. 70, n. 4, p. 514–521, 2011.
WOICIECHOWSKI, A. L. et al. Emprego de resíduos agroindustriais em bioprocessos alimentares. Biotecnologia de alimentos, coleção Ciência, tecnologia, engenharia de alimentos e nutrição, editora Atheneu, São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte, v. 12, p. 143–172, 2013.
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