[en] CARBON MINARALIZATION IN SUPPLEMENTARY CEMENTITIOUS MATERIALS

[pt] MINERALIZAÇÃO DE CARBONO EM MATERIAIS CIMENTÍCIOS SUPLEMENTARES

[pt] ANA LUIZA DE MOURA RODRIGUES

[pt] SUSTENTABILIDADE

[pt] MATERIAL CIMENTICIO SUPLEMENTAR

[pt] CARBONATACAO ACELERADA

[pt] MINERALIZACAO DE CARBONO

[pt] SEQUESTRO DE CARBONO

[en] SUSTAINABILITY

[en] SUPLEMENTARY CIMENTITIOUS MATERIAL

[en] ACCELERATED CARBONATION

[en] CARBON MINERALIZATION

[en] CARBON SEQUESTRATION

[pt] O aumento da concentração de gás carbônico na atmosfera tem sido tema de discussão desde o século passado, e a indústria da cimenteira representa 8 por cento das emissões globais de CO2. Diante desse cenário, a necessidade de desenvolver métodos e materiais sustentáveis, além de melhorar processos que minimizem o impacto ambiental é extremamente importante. Este trabalho explora a mineralização de carbono através da carbonatação acelerada em materiais cimentícios suplementares, um processo relativamente novo que ainda não está totalmente compreendido. Para tal, foi realizada uma revisão sistemática da literatura a fim de identificar os fatores que determinam a efetividade da reação de carbonatação. A pesquisa foi direcionada para buscar o tempo ótimo de mineralização através da carbonatação direta úmida a 50 graus C e 20 porcento de concentração de CO2. Apesar de a revisão da literatura ter apontado que temperaturas e pressões mais elevadas intensificam a absorção de carbono, essa prática provavelmente não é viável em larga escala, já que potencialmente afeta negativamente o equilíbrio energético, contrapondo a sustentabilidade buscada no processo. Ensaios termogravimétricos foram essenciais para calcular a absorção (uptake) nos três materiais cimentícios suplementares: escória, cinza volante e cinza do bagaço de cana de açúcar (CBCA). As amostras de escória tiveram o maior resultado de uptake, seguido pela CBCA e cinza volante após cinco semanas de experimento. A utilização de materiais cimentícios suplementares para mineralização de carbono é eficiente, seguro e sustentável. Os experimentos mostraram que a escória é um ótimo material para esse tipo de estudo, atingindo um uptake de 17,49 por cento nas condições avaliadas.

[en] The increase in the concentration of carbon dioxide in the atmosphere has been a topic of discussion since the last century, and the cement industry represents 8 percent of global CO2 emissions. Given this scenario, the need to develop sustainable methods and materials, in addition to improving processes that minimize environmental impact, is extremely important. This work explores carbon mineralization through accelerated carbonation in supplemental cementitious materials, a relatively new process that is not yet fully understood. To this end, a systematic review of the literature was carried out in order to identify the factors that determine the effectiveness of the carbonation reaction. The research was aimed at finding the optimal mineralization time through direct wet carbonation (50 degrees C and 20 percent CO2 concentration). Although the literature review showd that higher temperatures and pressures intensify carbon absorption, this practice is probably not viable on a large scale, as it will potentialy negatively affect the energy balance, opposing the sustainability sought in the process.Thermogravimetric tests were essential to calculate the uptake in the three supplementary cementitious materials: slag, fly ash and sugar cane bagasse ash (SCBA). Slag samples had the highest uptake result, followed by SCBA and fly ash after five weeks of experiment. The use of supplementary cementitious materials for carbon mineralization is efficient, safe and sustainable. The experiments showed that slag is an excellent material for this type of study, reaching an uptake of 17.49 percent under the tested conditions.

LOURDES MARIA SILVA DE SOUZA

FELIPE PINHEIRO TEIXEIRA

DEANE DE MESQUITA ROEHL

MARCELO SAMPAIO DE SIMONE TEIXEIRA

GUILHERME CHAGAS CORDEIRO

LOURDES MARIA SILVA DE SOUZA

FELIPE PINHEIRO TEIXEIRA

2025-08-28

2025-03-14

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.72719