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Tese

Aplicação das cinzas da indústria sucroalcooleira como biopozolanas e K-fertilizante: cana-de-açúcar e cana-energia (2023)

  • Authors:
  • Autor USP: LYRA, GABRIELA PITOLLI - FZEA
  • Unidade: FZEA
  • Sigla do Departamento: ZEB
  • DOI: 10.11606/T.74.2023.tde-07022024-093349
  • Subjects: POZOLANAS; CICLO DE VIDA; CANA-DE-AÇÚCAR; CIMENTO PORTLAND; POTÁSSIO; SUBPRODUTOS AGRÍCOLAS
  • Agências de fomento:
  • Language: Português
  • Abstract: Uma alternativa para diminuir o consumo de matérias-primas e os impactos ambientais oriundos da produção do cimento Portland é a substituição parcial do clínquer por adições minerais utilizando subprodutos agroindustriais. A presente pesquisa teve como objetivo investigar os efeitos da extração de potássio na reatividade das biopozolanas de cinzas puras de cana-de-açúcar e de cana-energia, e avaliar os potenciais ganhos ambientais do seu uso em compósitos de cimento Portland, buscando produzir cinzas reativas e sustentáveis que possam ser utilizadas como pozolanas e o potássio para aplicação como fertilizante. A cana-energia e a cana-de-açúcar foram caracterizadas morfologicamente utilizando um microscópio eletrônico de varredura e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X, e o solo coletado durante a extração de ambas as variedades analisados. Ambas as canas foram calcinadas a uma temperatura de 600 °C com taxa de aquecimento de 4 °C/min e tempo de exposição máximo de 120 min. Após a queima, as cinzas foram lavadas para a extração do potássio, cloro e enxofre e moídas de modo a obter a mesma faixa granulométrica, em seguida foi realizada a análise da solução extraída da lavagem, e nas cinzas as análises de massa específica real, granulometria a laser, fluorescência de raios-X, perda ao fogo, difração de raios-X, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva e determinação de sílica amorfa e cristalina. Em pastas dehidróxido de cálcio e cinzas, foram realizadas análise de fixação de cal por termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva, avaliação de reatividade pozolânica por condutividade e pH e método de Frattini. Em pastas de cimento e cinzas foi realizado o ensaio de porosidade por intrusão de mercúrio. Foi avaliada a influência das cinzas da cana-energia, da cana-de-açúcar e da sílica ativa no desempenho de argamassas de cimento Portland, com os ensaios de massa específica, absorção de água, porosidade aparente, resistência à compressão e carbonatação acelerada. Utilizou-se a técnica de avaliação de ciclo de vida para avaliação dos impactos ambientais potenciais das argamassas com substituição parcial de cinza da cana-energia, cinza da cana-de-açúcar e a sílica ativa em comparação com a argamassa referência (sem substituições). A queima da cana-energia gera 78% a mais de cinzas por hectare em relação a cana convencional, as cinzas da folha da cana-energia apresentaram maior quantidade de sílica do que as de cana-de-açúcar, já os talos apresentaram um alto teor de potássio. A análise da solução da lavagem das cinzas indicou a possibilidade da utilização dessa solução na fertirrigação devido aos altos valores de potássio e enxofre que foram solubilizados na água. A sílica ativa, a folha da cana-de-açúcar, a folha da cana-energia, e a mescla da cana-energia (colmo e folha) foram as cinzas que apresentaram alta pozolanicidade. Sendo asargamassas referência, com substituição de 10 % de cinza-de-açúcar, e 10 % de cana-energia as que apresentaram os melhores resultados de resistência mecânica. No geral a substituição de teores acima de 10 % de cinzas de cana-de-açúcar e cana-energia melhoram o desempenho ambiental das argamassas consideravelmente, devido ao menor consumo de cimento, aos coprodutos gerados na extração da sacarose, como por exemplo torta de filtro e vinhaça, e ao potássio extraído da lavagem da cinza, que evitam a produção de agroquímicos para a agricultura. Levando em conta o desempenho ambiental e a resistência a compressão as argamassas com os melhores resultados são as com 10 % de cana-energia, pois atingem a maior resistência a compressão e bons valores de desempenhos ambiental. Assim as cinzas provenientes da cana-de-açúcar e da cana-energia, podem ser utilizadas para a incorporação em compósitos cimentícios, principalmente a cinza da cana-energia. Porém o potássio e o cloro devem ser extraídos até que esteja dentro de níveis aceitáveis para a utilização em compósitos cimentícios
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 02.05.2023
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI

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    Status:
    Artigo possui versão em acesso aberto em repositório (Green Open Access)
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    • ABNT

      LYRA, Gabriela Pitolli. Aplicação das cinzas da indústria sucroalcooleira como biopozolanas e K-fertilizante: cana-de-açúcar e cana-energia. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2023. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-07022024-093349/. Acesso em: 01 abr. 2026.

    • APA

      Lyra, G. P. (2023). Aplicação das cinzas da indústria sucroalcooleira como biopozolanas e K-fertilizante: cana-de-açúcar e cana-energia (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Pirassununga. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-07022024-093349/

    • NLM

      Lyra GP. Aplicação das cinzas da indústria sucroalcooleira como biopozolanas e K-fertilizante: cana-de-açúcar e cana-energia [Internet]. 2023 ;[citado 2026 abr. 01 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-07022024-093349/

    • Vancouver

      Lyra GP. Aplicação das cinzas da indústria sucroalcooleira como biopozolanas e K-fertilizante: cana-de-açúcar e cana-energia [Internet]. 2023 ;[citado 2026 abr. 01 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-07022024-093349/

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