Nichos de aplicações do resíduo

Diante da caracterização do resíduo proveniente do processo de lapidação do vidro, atra-vés do estudo da literatura, a seguir foram identificados possíveis nichos de aplicação e utilização do resíduo.

5.2.1. Incorporação de resíduos sólidos em cerâmicas vermelha

Há mais de 50 anos existem trabalhos que provam a eficácia da incorporação de vidro na cerâmica vermelha, devido a boa compatibilidade entre a argila e os componentes do vidro sodo-cálcico, uma vez que os componentes do vidro sodo-cálcico que atuam como fonte de sílica e os óxidos fundentes atuam como fonte de sódio e potássio. (EVERHART, 1957; SHUTT et al., 1972; YOUSSEF et al., 1998; MATTEUCCI et al., 2002; TEIXEIRA et al., 2007; DONDI et al., 2009 apud MORAIS, 2013). [13]

Phonphuak et al. (2016) analisaram o efeito da incorporação de resíduo de vidro em cerâmica para fabricação de tijolos em composições de 0,5 e 10% de resíduo de vidro, queimadas a temperatura de 900, 950 e 1000ºC. [13][37]

25 Os resultados salientaram que a retração de queima aumentou de forma linear conforme o aumento da temperatura, sendo a porosidade aberta proporcional à absorção de água, sendo que a composição com 10% de resíduo a que apresentou o melhor resultado. Também segundo os autores, a análise de compressão indica que a adição de resíduo de vidro contribuiu de forma expressiva para vitrificação, além de auxiliar para o fechamento dos poros internos por causa da formação de fase vítrea durante o período de sinterização, com isso pode-se observar um aumento expressivo da resistência à compressão. [13][37]

Portanto pode-se concluir que a resistência à compressão aumentou depois de adicionado o resíduo de vidro, enquanto a porosidade aparente e absorção de água decaíram, além de concluir que a porcentagem que melhor demonstrou resultados é a de 10% de resíduo na temperatura de 1000ºC, já que o resíduo é fundente e acelera o processo de densificação. [13][37]

5.2.2. Incorporação de resíduos sólidos em cimentos alcalinamente ativados

Outra alternativa encontrada é incorporar o resíduo proveniente da estação de tratamento de efluentes do processo de lapidação de vidros planos em formulações de cimentos alcalinamente ativados (CAA), que são uma alternativa ao cimento Portland.

Devido as propriedades mecânicas dos cimentos alcalinamente ativados serem comparáveis ao cimento Portland, os CAA’s são candidatos a substituírem os concretos e demais produtos produzidos com cimento Portland na indústria da construção civil. Esta aplicação é extremamente relevante, pois a construção civil está entre os setores que mais degradam o meio ambiente, justamente porque um dos principais materiais utilizados no setor é o cimento Portland, cuja fabricação é responsável pela liberação de elevadas taxas de CO₂ para a atmosfera e consumindo grande quantidade de energia durante a produção do clínquer. [38][39][40]

Segundo ZHANG (et al., 2004) atualmente cerca de 1,5 tonelada de matéria-prima é necessária para a produção de 1 tonelada de cimento Portland, desse montante, é liberada aproximadamente 1 tonelada de dióxido de carbono (CO₂) para a atmosfera durante o processo de fabricação, isso corresponde cerca 10% de todas as emissões globais anuais de CO₂ que colaboram para o efeito estufa. [41]

26 Os CAA’s também são denominados como materiais alcalinamente ativados, cerâmica alcalina, geocimento, geopolímero, concreto de polímero inorgânico e solos-cimentos, “solo” por ser oriundo de uma produção natural e cimento devido a sua capacidade ligante. [42] São materiais poliméricos inorgânicos, com microestrutura mista (amorfa à semicristalina) e que possuem como características básicas dureza, durabilidade e estabilidade térmica. Sua produção é dada a partir da mistura de um material aluminossilicato, ou seja, materiais com elevados teores de Si e Al, juntamente com uma solução ativadora alcalina, sendo principalmente silicatos e hidróxidos de Na⁺ ou K⁺. [43]

Os CAA’s podem ser agrupados em duas categorias: a primeira (C-A-S-H) com elevado teor de cálcio (sistema (Na,K)₂O – CaO - Al₂O₃ - SiO₂ - H₂O) e a segunda (N,K-A-S-H) com

O mecanismo de reação dos CAA’s se dá através de uma reação exotérmica, por meio da policondensação. Envolve a dissolução inicial, em que a solução alcalina hidrolisa a superfície do mineral e também dissolve uma pequena quantidade de Al e Si. Estes reagem com os íons silicatos já dissolvidos e polimerizam, por reações de condensação, formando um gel que é transformado na estrutura final (VAN JAARSVELD et al., 1998). Dessa forma, o que diferencia as estruturas formadas é basicamente a razão molar dos óxidos envolvidos na reação. [43]

De acordo com ROSSETO (et. al., 2017) que utilizou o resíduo proveniente da estação de tratamento de efluentes do processo de lapidação do vidro como fonte alternativa de sílica em formulações de CAA’s, foi perceptível que o resíduo pode servir tanto como substituto do metacaulim (fonte de Al₂O₃ e SiO₂) quanto pode ser incorporado de forma adicional (presente na solução alcalina) e que cada uma das técnicas apresentam características distintas. Em ambas as técnicas utilizadas, a densidade aparente e porosidade aberta, absorção e densidade aparente diminuíram, portanto a incorporação do resíduo altera os índices de propriedades físicas.

27 Entretanto, as propriedades mecânicas melhoram após a adição do resíduo, a resistência teve aumento entre 10 e 20%, a resistência a flexão teve um aumento em torno de 10%, em contrapartida na substituição do resíduo houve uma diminuição na resistência em 25% e também, uma diminuição de 23% na resistência à flexão. [45]

E por fim, o autor conclui que o resíduo, no qual ele chamada de “lodo”, pode ser utilizado tanto na formulação do CAA como adição na argamassa com função de um agregado miúdo. Sendo que, o uso como substituto do metacaulim é mais indicado para aplicações que necessitam de argamassas fluídas e com maior trabalhabilidade. Já a técnica de adição na argamassa é mais apropriada para situações que necessitam valores elevados de resistência, como por exemplo, em estruturas, porém onde a trabalhabilidade não é muito relevante. [45]

5.2.3. Incorporação de resíduos sólidos em argamassas e concretos

Outra solução bastante estudada é a aplicação do resíduo de vidro nas formulações de concretos e argamassas, o que permite agregar valor ao resíduo e diminuir o consumo de cimento Portland, além de melhorar algumas propriedades dos compósitos. De acordo com o trabalho de Pignaton (et. al., 2012) que utiliza resíduo da lapidação do vidro como substituto parcial do cimento na produção de concretos e pastas cimentícias, foi possível concluir que o resíduo possui características muito próximas ao vidro sodo-cálcico puro, o que explica os bons resultados relativos ao desempenho do concreto, tanto no estado fresco como no endurecido, quando adicionado o resíduo da lapidação do vidro. [46][47]

Segundo DAL MOLIN (et. al., 2005) dosagens adequadas de minerais com teores relevantes de sílica amorfa, associados a fatores como a dosagem do concreto e as condições de cura, podem surtir efeitos físicos e químicos benéficos à resistência dos concretos, uma vez que os poros e os cristais presentes na matriz cimentícia passam pelo processo de refinamento por meio da reação pozolânica aumentando assim a influência da zona de transição e influenciando positivamente na resistência final. [48][46]

Fragata (et. al., 2007) verificaram a diminuição na retenção de água nas argamassas quando utilizado o resíduo de vidro, cal e areia quando comparadas com argamassas somente de cal e areia. Pereira de Oliveira, Castro Gomes e Fazenda (2010) também verificaram a diminuição da

28 retenção de água, chegando em valores entre 84% e 94% quando utilizados o cimento, areia e o resíduo de vidro nas argamassas, abaixo da argamassa de referência com cimento, areia e cal que apresentou retenção de 96%. [47]

Devido à natureza pozolânica do resíduo é possível aproveitá-lo em compostos de cimento Portland, uma vez que as substâncias pozolânicas são substâncias alumisosas e silicosas, ou seja, possuem grande quantidade de sílica em forma não cristalina, que quando combinado com o cimento Portland, reagem com o hidróxido de cálcio na presença de água, permitindo a formação de novos silicatos de cálcio hidratados na matriz, o que faz formar compostos resistentes, mesmo que essas não tenham qualidades aglomerantes. [47][49][50]

29