Concreto verde com a adição de resíduos agrícolas

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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

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

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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

A importância dos prédios verdes na redução das emissões

ITC India - Platinum Building

A criação de espaços de trabalho ambientalmente amigáveis é um fenômeno globlal que não pára de crescer. Os prédios têm sido projetados para apresentarem características “verdes”, onde o benefício para o meio ambiente, para as corporações e seus colaboradores são numerosas.

Na Índia, por exemplo, a quantidade de “prédios verdes” cresce a cada ano. Recentemente, o ITC Green Centre, um prédio de escritórios localizado na cidade de Gurgaon (que possui cerca de 2 milhões de habitantes) recebeu a certificação LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) da USGBC (United States Green Building Council).

O projeto do prédio levou em consideração a eficiência energética, o meio ambiente, a conservação de água, o uso de produtos reciclados e energia renovável. Além disso, o ITC Green Centre reduziu seu consumo de energia em 51%. O ITC possui a maior pontuação em sua categoria além de ser o maior prédio do mundo a possuir a certificação Platinum.

Via: Times Now

A Green House da revista Time

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O norte-americano médio libera cerca de 22 toneladas de dióxido de carbono à atmosfera a cada ano. Uma grande parte dessas emissões são geradas pelas residências e pelo grande desperdício de energia. Segundo um estudo recente, uma das maneiras mais efetivas em termos de custo para a redução das emissões dos gases do efeito estufa é através do isolamento térmico dos prédios.

Clique na figura acima e arraste a lente pelos diferentes cômodos da casa para ter uma idéia do quanto de emissão de CO2 pode ser reduzido através de idéias bastante simples.

Via Time CNN

CO2 em combustível

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Uma equipe de pesquisadores do Sandia National Laboratories está estudando a conversão de dióxido de carbono em combustível com a utilização da energia solar. O projeto, entitulado Counter Rotating Ring Receiver Reactor Recuperator (CR5), irá quebrar a ligação carbono-oxigênio para formar monóxido de carbono (CO) e oxigênio. O monóxido de carbono seria utilizado para produzir hidrogênio ou serviria para a produção de combustíveis líquidos como metanol, gasolina ou diesel.

A pesquisa tinha como objetivo inicial quebrar a molécula de água em hidrogênio. No ano passado, a química da conversão de CO2 em CO com a utilização do sol foi provada. O próximo passo é a construção de um protótipo para o início de 2008. O primeiro desafio será capturar CO2 de onde ele é gerado: usinas termoelétricas. Com essa tecnologia, o CO2 capturado a partir da queima de carvão poderia ser utilizado para a criação de combustível líquido. Segundo um dos pesquisadores,

A equipe desenvolveu um protótipo que irá quebrar o dióxido de carbono pelo uso de um processo viável e inteligente. Essa invenção, ainda que distante do mercado uns bons 15 ou 20 anos, carrega a promessa de ser capaz de reduzir as emissões de dióxido de carbono enquanto preserva a opção de continuar utilizando combustíveis que conhecemos e gostamos. Reciclar o dióxido de carbono em combustível é uma alternativa interessante e atrativa quando comparada ao processo de captura e armazenamento (CCS).

Via Science Daily

Plástico renovável com o polímero verde

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O forte aquecimento do mercado consumidor e a pressão nos custos das matérias-primas originadas do petróleo têm levado as indústrias de plástico a buscar, em fontes renováveis, matérias-primas substitutas para seus produtos. Plásticos feitos a partir do etanol de cana-de-açúcar, que podem ser reutilizados num processo de reciclagem, além de polímeros biodegradáveis produzidos por bactérias alimentadas por sacarose e outras substâncias estão na linha de frente de pesquisas e investimentos anunciados por gigantes petroquímicas como Dow Química, Braskem e Oxiteno, fabricantes de resinas plásticas feitas a partir da nafta e de outras matérias-primas derivadas do petróleo. A Braskem, líder latino-americana em produção de resinas, investiu US$ 5 milhões em pesquisa e desenvolvimento para chegar a um polietileno certificado a partir de álcool da cana, chamado de “polímero verde”.

As pesquisas que resultaram no novo produto tiveram início em 2005, embora desde 1998 a empresa já avaliasse as propriedades de outros polímeros de matérias-primas renováveis existentes no mercado. Como naquela época não havia ainda um mercado efetivo interessado em um produto desse tipo, o assunto não prosperou. “Ao retomar as discussões, avaliamos as opções existentes e começamos a trabalhar com o polietileno verde a partir do álcool de cana”, relata Antônio Morschbacker, gerente de tecnologia de Polímeros Verdes do Pólo Petroquímico de Triunfo, no Rio Grande do Sul, responsável pelo desenvolvimento do projeto.

As informações disponíveis apontavam que a empresa poderia chegar a um produto competitivo. “Ao longo de 2005, depois de estimativas de custos, vimos que seria viável fabricá-lo e, em 2006, decidimos construir a planta piloto e paralelamente fizemos um estudo mais aprofundado do mercado mundial”, diz Morschbacker. “O processo, bastante eficiente, transforma 99% do carbono contido no álcool em etileno, matéria-prima do polietileno.” O principal subproduto é a água, que pode ser purificada e reaproveitada.

Na planta piloto, que começou a funcionar em junho de 2007, é feita a transformação do etanol – obtido por um processo bioquímico de fermentação do caldo, centrifugação e destilação – em etileno. A conversão ocorre por meio de um processo de desidratação, no qual são adicionados catalisadores – compostos que aceleram as reações químicas – ao etanol aquecido, que permitem a sua transformação em gás etileno. A partir daí, para chegar ao polietileno, o plástico de maior utilização no mundo, o processo de fabricação é igual ao empregado para as matérias-primas provenientes de fontes fósseis, ou seja, o etileno polimerizado resulta no polietileno. A polimerização é uma reação em que as moléculas menores (monômeros) se combinam quimicamente para formar moléculas longas e ramificadas.

Com o etileno produzido por essa tecnologia é possível fazer qualquer tipo de polietileno. Inicialmente a Braskem pretende produzir resinas de alta densidade e de baixa densidade, para aplicações rígidas e flexíveis em setores como o automotivo, empacotamento de alimentos, embalagem de cosméticos e artigos de higiene pessoal. Alguns clientes, do Brasil e do exterior, já estão recebendo amostras do polímero verde produzido em escala piloto. O início da produção em escala industrial, que deverá chegar a 200 mil toneladas anuais, está previsto para o final de 2009. Por enquanto a empresa ainda não definiu onde será instalada a fábrica destinada à produção do novo polímero, que deverá demandar investimentos de cerca de US$ 150 milhões.

O produto, que deverá custar entre 15% e 20% a mais do que os polímeros tradicionais, será destinado, principalmente, aos mercados asiático, europeu e norte-americano. Antes mesmo de ser lançado em escala comercial, o polietileno verde já faz sucesso. 

O polietileno de etanol foi certificado pelo laboratório Beta Analytic, dos Estados Unidos, pela técnica do carbono-14, como um produto feito com 100% de matéria-prima renovável. A matéria-prima utilizada, no caso o etanol, é renovável, mas o produto final não é biodegradável. “O produto possui propriedades idênticas aos polietilenos produzidos a partir do petróleo. Como é um plástico bastante resistente e estável, ele pode ser reciclado e reutilizado várias vezes e, no final da vida útil, pode ser incinerado sem causar nenhum problema ambiental”, diz Morschbacker. A grande vantagem ambiental do polietileno do álcool é que, para cada quilo de polímero produzido, são absorvidos em torno de 2,5 quilos de gás carbônico, o dióxido de carbono, da atmosfera pela fotossíntese da cana.

Via Revista Pesquisa Fapesp