Concreto verde com a adição de resíduos agrícolas

concreto-verde

Da Revista Fapesp Online, por Marcos de Oliveira (ed. impressa 146 – Abril 2008):

As cinzas do bagaço de cana, da casca de arroz e os resíduos da indústria cerâmica são candidatos para entrar na preparação do concreto e diminuir a presença do cimento na elaboração desse produto. A redução do uso e a conseqüente limitação de sua industrialização são um fator importante para o ambiente porque, além de aproveitar esses materiais que muitas vezes são de difícil descarte e reutilização, contribuem para diminuir a emissão de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. A indústria cimenteira é responsável por 7% das emissões de CO2 no mundo. Segundo dados utilizados pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês), para cada tonelada (t) de cimento produzido sobra para a atmosfera 1 t de CO2

“No Brasil esse dado corresponde a 0,67 t porque parte da matéria-prima usada no país para produção de cimento é obtida com o aproveitamento da escória (argila separada do material ferroso) de alto-for­no das siderúrgicas, e a matriz energética, ou a energia elétrica gasta no processo, é renovável, de hidrelétricas”, explica o professor Romildo Toledo Filho, da Coppe-UFRJ, coordenador da equipe que desenvolveu estudos para a incorporação dos resíduos ao cimento. Em 2007 foram produzidos 44 milhões de t de cimento no Brasil que resultaram em 29,4 milhões de t de CO2. Toledo calcula que com a incorporação dos resíduos será possível reduzir a emissão brasileira em quase 6 milhões de t ao substituir 20% da produção de cimento. 

Os dados levantados pelo grupo da Coppe indicam a existência de cerca de 10 milhões de t de resíduos disponíveis para a utilização pela indústria cimenteira. Cerca de 1,5 a 2 milhões são de cinzas da queima do bagaço de cana que sobram de caldeiras e geradores para a produção de energia elétrica para abastecimento das próprias usinas. “As cinzas do bagaço são ricas em sílica amorfa, diferente da forma cristalina encontrada, por exemplo, na areia. Na forma amorfa, ela pode reagir, em temperatura ambiente, com o hidróxido de cálcio, um dos produtos de hidratação do cimento.” Essa mesma estrutura é encontrada na casca de arroz calcinada. De cada 1 t de arroz colhido sobram 200 quilos de casca. No Brasil, a produção atingiu 11 milhões de t de arroz na safra 2006-2007, portanto produziram-se 2,2 milhões de t de casca. “Tanto a cinza do bagaço de cana como a da casca do arroz precisam, para integrar o concreto, passar por um processo de micronização quando o material é reduzido a partículas bem menores.”

A indústria brasileira de cerâmica produz cerca de 5 a 6 milhões de t de resíduos na produção de telhas, tijolos e pisos. Esse material, depois de calcinado e moído, pode substituir até 20% do total de cimento. Um estudo específico sobre o aproveitamento dos resíduos dessa índústria foi realizado pelo grupo da Coppe e apresentado na edição de setembro de 2007 da revista científica Cement and Concrete Re­search. Outro produto não aproveitável que se apresenta como alternativa, mas atinge um índice menor de substituição do cimento, de 5% a 10%, são as cinzas resultantes do lodo sanitário queimado obtidas das estações de tratamento de lixo sólido urbano. 

O concreto de desenvolvimento sustentável é fruto das preocupações mostradas tanto no IPCC como nos mecanismos de desenvolvimento limpo apresentados no Protocolo de Kyoto e aparece num momento em que cresce o consumo de cimento no mundo, principalmente na China, que utiliza 43% do cimento mundial. “Cálculos de pesquisadores da área, baseados no crescimento dos grandes países emergentes, indicam que, se o consumo de cimento é de 2,5 bilhões de t por ano, ele saltará para 6,5 bilhões de t em 50 anos, porque é, e continuará sendo, o material mais usado do mundo em infra-estrutura”, diz Toledo.  

Elemento ligante – O principal problema da indústria cimenteira é a liberação de CO2 durante a queima do carbonato de cálcio (CaCO3) para trans­formá-lo em óxido de cálcio, que representa 65% da composição do cimento. Também entram como ingredientes óxido de ferro, alumínio e gesso. O cimento funciona como elemento ligante entre os componentes do concreto, como água, areia e brita.  
A incorporação dos resíduos ainda não tem perspectivas de ser absorvida pela indústria cimenteira. “Nosso trabalho é acadêmico e está buscando soluções. Cabe à indústria implementar es­­sas soluções.” A Região Sudeste é o mai­or centro consumidor de cimento e também o maior produtor de resíduos. “Nesse momento estamos realizando um estudo para identificar as áreas produtoras de cinza de bagaço e casca de arroz, da indústria de cerâmica e onde estão localizadas as cimenteiras. Ao final teremos um mapa que poderá facilitar a parte logística de aproveitamento de resíduos. 

A importância dos estudos realizados na Coppe pode ser medida por uma notícia divulgada recentemente no jornal francês Le Monde (13 de março). Várias cimenteiras do mundo estão desenvolvendo soluções para diminuir a produção de cimento e a conseqüente liberação de CO2 na atmosfera. O grupo francês Lafarge, que produziu 135 milhões de t de cimento em 2007, já conseguiu diminuir em 16% as emissões de dióxido de carbono de um total de 20% previsto entre 1990 e 2010. Além de fábricas ultramodernas e de melhor desempenho, inclusive na China, a Lafarge, como outras cimenteiras, está diminuindo o uso de combustíveis fósseis para aquecer os enormes fornos onde o cimento é produzido. Para isso, as indústrias utilizam óleos usados variados, solventes, pneus, plásticos, casca de noz de palmeiras da Malásia e casca de arroz das Filipinas, na Ásia, casca de café de Uganda, na África, além de farinha animal.  A empresa francesa também introduziu na fabricação do cimento, na substituição de parte do carbonato de cálcio, as cinzas das centrais termelétricas e as escórias provenientes de usinas siderúrgicas.

Via Fapesp Online

Anúncios

Forno solar para derretimento de Alumínio no Uzbequistão

forno-solar1

A indústria da energia solar tem crescido a uma taxa quase duas vezes superior a de outras energias renováveis. Diversos estudos estão sendo realizados para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de painéis e aquecedores solares. As fotos desse post foram tiradas de um projeto cujo objetivo é utilizar a energia solar para o derretimento de Alumínio.

forno-solar2

O gigantesco “forno-solar” recebeu o nome de “Physics-Sun” e está localizado em Parkent, no Uzbequistão.

Via Ecogeek

Máquina de lavar integrada ao sanitário

washup

Criado pelo design turco Sevin Coskun, um dos participantes da competição “Greener Gadgets Design” é o “Washup”. O produto, que ainda é um mero conceito, integra a máquina de lavar roupas à descarga do vaso sanitário. A água descartada pela máquina de lavar é armazenada em um tanque e reutilizada para dar descarga no vaso santário.

Além disso, como sugere seu inventor, o “washup” traz uma solução para o problema de falta de espaço para a máquina de lavar em residências de tamanho reduzido. Segundo sua descrição, “uma interface especial que inclui três unidades de controle semi-esféricas e dois botões de descarga foi projetada para uma utilização prática do produto”.

Via Core77

Biogas Personal Machine – transforme dejetos em combustível

sintexSintex, uma empresa Indiana produtora de materiais plásticos, desenvolveu um biodigestor bastante simples capaz de transformar dejetos em algo bastante útil: energia. O biodigestor pode ser abastecido com qualquer material orgânico. A decomposição desse material gera, entre outros produtos finais, gás metano, que é coletado e armazenado para uso posterior.

Um digestor de 1 metro cúbico inoculado com esterco de gado, é capaz de converter os resíduos produzidos por uma família de 4 pessoas em gás metano em quantidade suficiente para ser utilizado no cozimento de alimentos além de gerar lodo para ser utilizado como fertilizante.

O modelo de 1 metro cúbico custa aproximadamente $425 dólares. Segundo alguns estudos, esse valor pode ser recuperado em menos de dois anos pela economia de energia. Até o momento, a empresa instalou apenas 100 desses biodigestores em toda a Índia.

Via CNNMoney.com

ZIF – novo material para a absorção de CO2

ZIF1

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Los Angeles (UCLA), desenvolveram um novo material conhecido como ZIF (zeolitic imidazolate frameworks). Essas estruturas de cristal são capazes de efetivamente capturar o dióxido de carbono emitido durante a queima de combustíveis fósseis para a geração de eletricidade. Segundo o professor de Química da UCLA, Omar M. Yaghi,

(…) agora possuímos estruturas que podem ser precisamente utilizadas para capturar o dióxido de carbono e armazená-lo como um reservatório, como temos demostrado. Com essa técnica, o dióxido de carbono não escapa. Nada escapa, a menos que se queira. Acreditamos que isso será um divisor de águas na captura desse gás antes que ele chegue à atmosfera. A captura do CO2 cria energia mais limpa. Os ZIFs, se colocados em uma chaminé, reteriam o dióxido de carbono nos poros antes de direcioná-lo a seu espaço de armazenamento geológico.

Os ZIFs são porosos, quimicamente robustos, possuem grandes áreas superficiais, podem ser aquecidos a altas temperaturas ou fervidos em água ou solventes orgânicos durante uma semana sem se decomporem. Três de 25 ZIFs (ZIF-68, ZIF-69 e ZIF-70) capturam o CO2 de forma bastante eficiente. Eles capturam as moléculas de forma seletiva pelo seu tamanho e formato. O uso dos ZIFs substituiria os processos de captura atualmente existentes, caracterizados pelo uso intensivo de energia, pela baixa eficiência e pelo uso de materiais tóxicos.

Estima-se que para cada litro de ZIF, 83 litros de dióxido de carbono podem ser armazenados. Segundo um dos pesquisadores, novos cristais de ZIF são produzidos diariamente e essas reações produzem cristais tão bonitos quanto diamantes.

Via Science Daily

Etanol a partir de mandioca doce

mandioca

Durante uma viagem de coleta de plantas na Amazônia o pesquisador Luiz Joaquim Castelo Branco Carvalho, da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, de Brasília, conheceu uma variedade de mandioca que em vez de amido tem grande quantidade de açúcares na raiz.. A variedade descoberta pelo pesquisador é na realidade uma mutação genética, guardada e usada pelos índios brasileiros antes mesmo de os portugueses chegarem ao Brasil, para obtenção de bebida alcoólica.

A planta mutante, após um processo tradicional de seleção de variedades e cruzamento com plantas adaptadas a algumas regiões escolhidas para futuros plantios, resultou em uma variedade que dispensa o processo de hidrólise do amido da mandioca para transformação em açúcar e conversão em álcoois, inclusive o carburante para o combustível. “A eliminação da hidrólise do amido reduz em torno de 30% o consumo de energia no processo de produção de etanol de mandioca”, diz Carvalho.

Da variedade, chamada de mandioca açucarada, a raiz é colhida, moída, prensada e o caldo sai pronto para ser usado no processo de produção do álcool, o que a diferencia das outras matérias-primas utilizadas com a mesma finalidade. Pelo processo tradicional de produção de álcool de mandioca é preciso recorrer a enzimas para transformar o amido em açúcar.

A proposta de produzir álcool a partir da mandioca açucarada não significa concorrência com o etanol de cana-de-açúcar, mas sim a possibilidade de ocupar outros nichos agrícolas, como a Amazônia, o Nordeste e o Centro-Oeste. Os resultados de três anos de experimentos apontaram uma produção que variou de 8 a 60 toneladas de raiz por hectare, dependendo da variedade plantada.

Com a variedade testada foi obtido um rendimento de 14 metros cúbicos (m3) de álcool por hectare ao ano. Isso por um processo de fermentação que dura apenas dez horas. Pelo processo convencional de hidrólise de amido da mandioca o rendimento é em torno de 6,4 m3 de álcool por um processo de fermentação que dura cerca de 60 a 70 horas, enquanto o processo tradicional da cana chegou a 8 m3 num tempo de 48 horas.

Uma das características mais marcantes da mandioca é a capacidade de produção, mesmo em condições adversas. Esse comportamento é explicado pela eficiente associação de fungos com raízes da mandioca, conhecida como micorrizas, e pela associação com outros microorganismos fixadores de nitrogênio. A planta também é resistente à falta de chuvas tanto no plantio como durante o período produtivo.

Uma das grandes vantagens para exploração da mandioca como produtora de etanol é que não existe no mundo um país que disponha de tanta diversidade genética dessa planta como o Brasil, porque ela foi domesticada aqui. O amido da planta é uma fonte energética bastante eficiente. Enquanto 1 tonelada de cana produz 85 litros de álcool, 1 tonelada de mandioca com rendimento de 33% de amido e 2% de açúcares pode produzir 211 litros de álcool combustível, mas já existem variedades com 36% de amido.

Porém, os custos de produção da cana são menores se comparados aos da mandioca. O custo da tonelada da cana foi de R$ 37,60 por tonelada na safra de 2005 a 2006, enquanto o da mandioca correspondeu a R$ 84,52 por tonelada no mesmo período.

Via Revista Pesquisa FAPESP

Ilhas de Energia para abastecer o mundo

energy_island1

A energia das ondas já vem sendo utilizada atualmente como uma fonte de energia renovável. Mas e a diferença de temperatura da água dos oceanos poderia ser nossa próxima fonte de energia limpa? As “Ilhas de Energia” flutuantes, um idéia com mais de um século de idade, pode se tornar em breve uma realidade na geração de energia elétrica renovável capaz de abastecer o mundo inteiro. O conceito – criar ilhas artificiais para coletar a energia dos ventos, das ondas e do sol nos trópicos – é baseada no trabalho de Jacques-Arsène d’Arsonval, um físico francês do século 19, que visionou a idéia de utilizar o oceano como um gigantesco coletor de energia solar.

Inspirada na idéia do físico francês, uma nova técnica chamada Conversão de Energia Térmica dos Oceanos (OTEC – Ocean Thermal Energy Conversion) está sendo desenvolvida. A técnica tira proveito das diferenças na temperatura entre a superfície do oceano (até 29°C nos trópicos) e da água localizada a um quilômetro de profundidade (tipicamente 5°C). A água mais quente da superfície é utilizada para aquecer amônia líquida – convertendo-a em vapor – que se expande para acionar uma turbina, gerando eletricidade. A amônia é então resfriada pelo uso da água localizada a um quilômetro de profundidade, o que faz com que a amônia volte ao seu estado líquido possibilitando um novo ciclo ao processo.

energy_island3

O objetivo desse trabalho é contruir uma rede de “ilhas de energia”. Estima-se que cada ilha poderia produzir cerca de 250 MW e que 50.000 “ilhas de energia” seriam suficientes para satisfazer toda a demanda por energia no mundo, além de gerar 2 toneladas de água potável por pessoa por dia para a população do mundo todo, uma vez que a água dessalinizada é um dos sub-produtos do processo OTEC.

O processo funciona melhor quando há uma diferença de temperatura entre as águas de 20°C, fazendo com que as regiões tropical e sub-tropical sejam as melhores candidatas à instalação dessas “ilhas”. O conceito será lançado no final deste ano no Virgin Earth Challenge, que oferece U$25 milhões em prêmios para soluções inovadoras que combatam o aquecimento global.

energy_island2

Via Telegraph