Avaliação do potencial de captura de CO2 de concretos com resíduos de construção e demolição devido à carbonatação
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Data
2019-12-18
Autores
Rigo, Eduardo
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Editor
Resumo
A indústria do cimento é responsável por aproximadamente 7% das emissões globais de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, oriundas, principalmente, do processo de descarbonatação do carbonato de cálcio durante a clinquerização. Em um processo reverso, o concreto e outros materiais a base de cimento capturam CO2 através do processo de carbonatação. Essa reação ocorre devido ao caráter ácido do dióxido de carbono, que reage com os compostos hidróxidos (de caráter básico) presentes no concreto, produzindo sal e água. Discute-se na literatura que a captura de CO2 pelo concreto pode ser uma medida de compensação do dióxido de carbono emitido pela produção de cimento. Porém, nos estudos existentes, há divergências quanto à potencialidade de captura de CO2 tanto durante sua vida útil quanto no período pós-demolição. Devido a essas discordâncias e o contexto de reaproveitamento de resíduos de construção e demolição (RCD), visto que esses são extensamente produzidos pela indústria da construção civil e também capazes de capturar CO2, tem-se por objetivo neste estudo a determinação da potencialidade da captura de CO2 de concretos constituídos com RCD. Para tal, foram produzidos concretos de diferentes relações água/cimento (0,45, 0,55 e 0,65) e teores de substituição de agregados (miúdo e graúdo) natural por agregado reciclado em 0, 50 e 100% em relação ao volume de agregados. O potencial de captura de CO2 foi avaliado por meio de análise termogravimétrica e da determinação da profundidade de carbonatação, para amostras submetidas à carbonatação acelerada. As etapas do experimento foram: projeto de experimento; caracterização dos materiais e dosagem dos concretos; caracterização dos concretos; carbonatação acelerada; ensaio termogravimétrico (TG e DTG); determinação das emissões de CO2; determinação da captura de CO2 devido à carbonatação e cálculo do balanço das emissões. Verificou-se que as propriedades mecânicas dos concretos avaliados foram reduzidas e a carbonatação aumentada, conforme se elevou a porcentagem de substituição dos agregados naturais por reciclados de RCD, o que foi favorável para a captura de CO2. O potencial de captura de CO2 nos concretos avaliados variou entre 8 e 54%, sendo os maiores valores provenientes dos concretos com RCD. O ensaio termogravimétrico apresenta-se como uma técnica promissora para determinação do potencial de captura de CO2 de concretos carbonatados. A determinação da captura de CO2 a partir da medição da profundidade carbonatada, por empregar parâmetros tabelados ou da literatura, pode apresentar erros maiores nas determinações, porém pode ser uma ferramenta útil na determinação de cenários. O estudo corrobora a pretensão de que a carbonatação de materiais cimentícios pode ser considerada um parâmetro de compensação do CO2 emitido na indústria do cimento, especialmente quando se incorpora resíduos de construção e demolição à mistura.
The cement industry is responsible for approximately 7% of carbon dioxide global emissions into the atmosphere, mainly from decarbonation process of calcium carbonate during the “clinkering”. In a reverse process, concrete and other cement-based materials capture CO 2 through the carbonation process. This reaction occurs due to the carbon dioxide acid character, which reacts with the hydroxide compounds (basic character) present in concrete, producing salt and water. It is argued in the literature that the concrete CO 2 uptake may be a compensation measure of carbon dioxide emissions from cement production. However, in existing studies, there are divergences about the CO 2 uptake potentiality in during life cycle and in the post-demolition period. Due to these discrepancies and the construction and demolition wastes (CDW) reuse context, since these are widely produced by the construction industry and also uptakes CO 2 , the objective of the study is determine the CO 2 capture potentiality from concrete constituted with CDW. For this, concrete of different water/cement ratio (0,45, 0,55 and 0,65) and different substitution percentage of natural aggregates by recycled aggregates at 0, 50 and 100% in volume were produced. The CO 2 uptake potentiality was evaluated by thermogravimetric analysis and by carbonation depth of specimens submitted to accelerated carbonation. The experiment steps were: experiment project, materials characterization and concrete dosage, concrete characterization, accelerated carbonation, thermogravimetric test (TG and DTG), CO 2 emissions determination, CO 2 uptake due to carbonation determination and emissions balance. It was observed that the evaluated concretes mechanical properties were reduced, and the carbonation was increased, as the replacement percentage of natural aggregates by CDW increased, which was favorable for CO 2 capture. The CO 2 uptake potential of evaluated concretes varied between 8 and 54% with the highest values coming from concrete with CDW. Thermogravimetric test is a promising technique for determining the CO 2 capture potential of carbonated concretes. The CO 2 uptake determination from measured carbonated depth, by employing tabulated or literature parameters, may present larger errors in the determinations, but can be a useful tool in determining scenarios. The study supports the claim that cementitious materials carbonation can be considered as a CO 2 compensation parameter in the cement industry, especially when incorporating construction and demolition waste into the mix
The cement industry is responsible for approximately 7% of carbon dioxide global emissions into the atmosphere, mainly from decarbonation process of calcium carbonate during the “clinkering”. In a reverse process, concrete and other cement-based materials capture CO 2 through the carbonation process. This reaction occurs due to the carbon dioxide acid character, which reacts with the hydroxide compounds (basic character) present in concrete, producing salt and water. It is argued in the literature that the concrete CO 2 uptake may be a compensation measure of carbon dioxide emissions from cement production. However, in existing studies, there are divergences about the CO 2 uptake potentiality in during life cycle and in the post-demolition period. Due to these discrepancies and the construction and demolition wastes (CDW) reuse context, since these are widely produced by the construction industry and also uptakes CO 2 , the objective of the study is determine the CO 2 capture potentiality from concrete constituted with CDW. For this, concrete of different water/cement ratio (0,45, 0,55 and 0,65) and different substitution percentage of natural aggregates by recycled aggregates at 0, 50 and 100% in volume were produced. The CO 2 uptake potentiality was evaluated by thermogravimetric analysis and by carbonation depth of specimens submitted to accelerated carbonation. The experiment steps were: experiment project, materials characterization and concrete dosage, concrete characterization, accelerated carbonation, thermogravimetric test (TG and DTG), CO 2 emissions determination, CO 2 uptake due to carbonation determination and emissions balance. It was observed that the evaluated concretes mechanical properties were reduced, and the carbonation was increased, as the replacement percentage of natural aggregates by CDW increased, which was favorable for CO 2 capture. The CO 2 uptake potential of evaluated concretes varied between 8 and 54% with the highest values coming from concrete with CDW. Thermogravimetric test is a promising technique for determining the CO 2 capture potential of carbonated concretes. The CO 2 uptake determination from measured carbonated depth, by employing tabulated or literature parameters, may present larger errors in the determinations, but can be a useful tool in determining scenarios. The study supports the claim that cementitious materials carbonation can be considered as a CO 2 compensation parameter in the cement industry, especially when incorporating construction and demolition waste into the mix
Descrição
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil. Orientadora: Prof. Drª Edna Possan e Coorientadora: Prof. Drª Giovanna Patrícia Gava Oyamada.
Palavras-chave
Carbonatação do concreto, Sequestro de CO2, Resíduo de construção e demolição, Termogravimetria, Medidas compensatórias
Citação
RIGO, Eduardo. Avaliação do potencial de captura de CO2 de concretos com resíduos de construção e demolição devido à carbonatação. 2019. 78 f. Dissertação de Mestrado (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil). Universidade Federal da Integração Latino-Americana, Foz do Iguaçu, 2019