A CARACTERIZAÇÃO DE CINZA DE CASCA DE ARROZ (CCA) GERADA ATRAVÉS DE LEITO FLUIDIZADO

CARACTERIZAÇÃO DE CINZA DE CASCA DE ARROZ (CCA) GERADA ATRAVÉS DE LEITO FLUIDIZADO

Angélica Koppe, mestranda em engenheira civil, unisinos;

Bárbara Jordani*mestre em engenharia civil, faculdade da serra gaúcha;

Roberta Cristiane Kilder, acadêmica de engenharia civil, faculdade da serra gaúcha.

Informações de Submissão

*[e-mail]

Rua José Luiz Schroder, 347 – São Leopoldo – RS – CEP: 93040-540 Resumo

A cinza de casca de arroz (CCA) é conhecida por possuir uma propriedade pozolânica. A abundância de casca de arroz como resíduo agroindustrial, vem sendo estudada como alternativa na substituição do cimento. Porém, são necessários que se conheçam as características dessa cinza para ser aplicada com confiabilidade. Neste trabalho, foi realizado a caracterização química, física e microestrutural de uma CCA de origem comercial, produzida no sul do Brasil, com o objetivo de conhecer suas propriedades da CCA gerada através de leito fluidizado. Os ensaios físicos realizados envolvem Granulometria por peneiramento manual e Granulometria à laser; já os químicos englobam a Perda ao Fogo, Difração de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios-X (FRX); A análise microestrutural fica por conta da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). As análises revelam que a CCA gerada através de reator de leito fluidizado é uma pozolana, pois apresentam teores de 94,40% de SiO2, além e obedecerem à alguns requisitos exigidos pela ABNT NBR 12652:2014. Dessa forma, apresenta potencial de emprego como substituição ao cimento, uma alternativa para a indústria da construção civil que busca novos materiais para preservar matérias primas extraídas da natureza.

Palavras-chave:

Cinza de casca de arroz. Resíduos. Materiais alternativos

1 INTRODUÇÃO

O Brasil é um dos maiores produtores de cereais do mundo, que, segundo Planeta Arroz (2016), se destaca em sétimo colocado na produção de arroz. Sua geração, concentrada principalmente na região sul, com aproximadamente 54% do volume total de arroz produzido no Brasil (MAPA, 2016), é responsável por um grande volume de resíduo, a casca do arroz.

A casca, atualmente bastante utilizada como combustível, substituindo a lenha, em caldeiras e fornos a vapor, ou em processos de pré-cozimento e parbolização do arroz (CORDEIRO, TOLEDO FILHO, FAIRBAIRN, 2009), perde seus nutrientes e é de difícil degradação (SENSALE, 2010), tornando-se um material contaminante ao solo e, com isso, de necessidade de descarte controlado. Por outro lado, com o processo, é gerada uma cinza praticamente amorfa, com elevado teor de sílica e com características muito desejadas como material pozolânico. Krug (2011) salienta que a casca de arroz é um material fibroso, composto por celulose, lignina e resíduos orgânicos, sendo que somente celulose compreende 50% do seu material. Além disso, 95 à 98% do resíduo orgânico correspondem à estrutura amorfa hidratada, a sílica, apresentando-se como 20% do total da casca.

Desde 1960, muito estudada por diversos países (SALAS et al., 2009), a cinza de casca de arroz é um material reativo, de potencial pozolânico, podendo ser empregada como substituição parcial do cimento na produção de concretos e argamassas, apresentando-se como um redutor de emissões de dióxido de carbono. Este fato deve-se à minimização do consumo de cimento, responsável por aproximadamente 6% das emissões de dióxido de carbono lançado à atmosfera (VARGAS et al., 2006) e pelo uso, já como resíduo da queima de processos industriais. Embora com tais vantagens, ainda apresenta dificuldade de comercialização e consumo de alta escala por dificuldade e irregularidade do processo de produção. Para Salas et al. (2009), este fato deve-se a sensibilidade das condições de queima, ou a irregularidade do processo de queima geram alterações no produto final.

Para Sensale (2010) a queima influência bruscamente nas propriedades químicas da cinza. Normalmente, quando produzidas por queima não controlada, apresenta, em sua composição, uma grande quantidade de sílica não reativa, que quando moídas finamente desenvolvem propriedades pozolânicas. Já as cinzas produzidas por queima controlada apresentem por si teores mais elevados de matéria reativa, com elevado potencial pozolânico. Tais sílicas, tanto de queima controlada, quanto não controlada com moagem até a finura adequada reagem quimicamente quando em contato com a água, resultando em compostos cimentíceos.

Esta pesquisa apresenta como objetivo identificar e caracterizar a cinza de casca de arroz, quanto às propriedades químicas, físicas e microestruturais, de origem comercial, produzida por queima controlada em forno de leito fluidizado. Serão apresentadas caracterizações para posterior avaliação do potencial pozolânico para utilização em matrizes cimentícias, considerando os percentuais mínimos estimados segundo a NBR 12652:2014.

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 Cinza de Casca de Arroz gerada através de leito fluidizado

O processo de queima da CCA controlada através de leito fluidizado é atualmente um dos métodos mais utilizados para uma eficiente obtenção de teor de silíca, tornado o resíduo resultante desta queima com características de material pozolânico, sendo que, variáveis como a temperatura e tempo de queima são os principais fatores que irão influenciar a qualidade do resíduo resultante. A temperatura de queima de um reator de leito fluidizado varia entre 700-900°C, onde os reatores deste sistema de queima são qualificados pela pouca quantidade de emissão de poluentes como Óxidos de Nitrogênio e SO². De acordo com DUAN et al., este método é eficiente em comparação com os demais tipos de incineradores devido à baixa temperatura utilizada na queima (700-900°C), diminuindo assim consideravelmente a emissão de gases poluentes.

Este sistema de conversão de energia termoquímica em materiais heterogêneos de baixa densidade e irregulares, possuem placas distribuidoras dentro de uma câmara que são mantidas em suspensão devido ao escoamento de um gás ou líquido através de um fluxo ascendente (MARTINEZ, 2009).

A Figura 1 demonstra como este sistema de combustão ocorre, gerando a cinza de casca de arroz.