Valorização de resíduos da indústria da pasta do papel via geopolimerização

Abstract

A quantidade de resíduos produzidos atualmente tem obrigado muitas indústrias a procurarem alternativas de escoamento dos mesmos. O grupo The Navigator Company desenvolveu uma parceria com a Universidade de Aveiro com o objetivo de estudar a viabilidade de valorização de alguns resíduos gerados através da geopolimerização. A geopolimerização tem-se mostrado uma técnica promissora e sustentável de substituição do cimento Portland. A utilização desta técnica mitiga um dos grandes problemas associados à produção do cimento Portland, as elevadas emissões de CO2. O trabalho pretende avaliar a possibilidade de incorporar diferentes resíduos provenientes da produção da pasta de papel, nomeadamente um efluente alcalino, cinzas volantes provenientes da queima da biomassa e dregs, na produção destee ligantes alternativos (geopolímeros). Pretende-se também avaliar qual a influência desta incorporação nas propriedades dos geopolímeros produzidos. Numa primeira fase procedeu-se à caracterização das matérias-primas utilizadas (metacaulino e os resíduos supracitados) para a produção dos geopolímeros. Na fase seguinte foram definidas as formulações a preparar, bem como os parâmetros a avaliar. Os geopolímeros foram caracterizados no estado fresco (calorimetria) e após endurecimento (resistência à compressão, densidade aparente, densidade absoluta e absorção de água). Os resultados demonstram a possibilidade de se utilizarem cinzas volantes, sem tratamento prévio, em percentagens expressivas (até 75% em massa) como fontes de sílica e alumina reativa. A utilização de efluente alcalino como substituto parcial do ativador alcalino comercial é também possível, contudo este resíduo e a sua utilização deverá ser alvo de um estudo mais aprofundado que valide os resultados preliminares aqui reportados. A incorporação de dregs, como aditivo fino, parece também bastante promissora. Salienta-se uma das formulações produzidas na qual foi incorporada 75% de cinzas volantes (substituto do metacaulino) 12,5% de efluente (substituto do hidróxido de sódio) e 12,5% de dregs (como aditivo), tendo-se obtido resistência à compressão superior a 8 MPa.

The amount of waste produced nowadays has forced many industries to look for alternatives to dispose of their waste. The Navigator Company group has developed a partnership with the University of Aveiro to study the feasibility of recovering its waste through geopolymerization. Geopolymerization has proven to be a promising and sustainable replacing technique of Portland cement. The use of this technique mitigates one of the major problems associated with the production of Portland cement, the high CO2 emissions. The work aimed to evaluate the possibility of incorporating different residues from paper pulp production, namely an alkaline effluent, fly ash from biomass burning and dregs, in the production of this alternative binder (geopolymer). It is also intended to evaluate the influence of this incorporation on the properties of the produced geopolymers. In a first phase, the raw materials used (metakaolin and the abovementioned residues) were characterized for the production of the geopolymers. In the following phase, the formulations to be prepared were defined, as well as the parameters to be evaluated. The geopolymers were characterized in the fresh state (calorimetry) and after hardening (compressive strength, bulk density, absolute density and water absorption). The results demonstrate the possibility of using fly ash, without pretreatment, in expressive percentages (up to 75% by mass) as sources of silica and reactive alumina. The use of alkaline effluent as a partial substitute of the commercial alkaline activator is also possible, however this residue and its use should be the subject of a more in-depth study that validates the preliminary results reported here. The incorporation of dregs, as an additive to the formulations, also seems quite promising. It should be noted that one of the formulations produced, in which 75% of fly ash (metakaolin substitute) 12.5% of effluent (sodium hydroxide substitute) and 12.5% of dregs (as additive) was incorporated, obtained a compressive strength of more than 8 MPa.