Potencialidades da cinza de biomassa do beneficiamento de óleo de palma para materiais à base de cimento. Parte I: caracterização microestutural, mineralógica e atividade pozolânica / Potentialities of biomass ash from palm oil processing for cement-based materials. Part I: microstructural, mineralogical and pozzolanic activity characterization

Authors

  • Marco Antônio Barbosa de Oliveira Brazilian Journals Publicações de Periódicos, São José dos Pinhais, Paraná
  • Carlos Eduardo Moreira Umbuzeiro
  • Welton Raiol de Assunção
  • Bruna Baia da Cunha
  • Robson da Silva Fernandes
  • Alcebíades Negrão Macêdo

DOI:

https://doi.org/10.34117/bjdv7n3-487

Keywords:

Cinza de Biomassa, Óleo de palma, Dendê, Microestrutura, Difração de raios X, Pozolanas.

Abstract

A biomassa do processo de extração de óleo de palma (dendê) comumente utilizada como combustível em caldeiras produzem elevados volumes de cinzas da queima da biomassa. A biomassa e cinza constituem um resíduo sólido capaz de causar danos e impactos ambientais. As cinzas apresentam potencialidade para uso alternativo em materiais à base de cimento. Esta pesquisa tem a intenção de valorizar as cinzas de biomassa de óleo de palma. Deste modo nesta primeira parte desta pesquisa foi realizada a caracterização por meio de microestrutura eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS) da cinza obtida por resfriamento ao ambiente (lento) e por choque térmico (brusco). Enquanto a análise somente da cinza obtidas a partir de resfriamento choque térmico (brusco) para a difração de raios X (DRX) e atividade pozolânica. Os resultados indicaram a presença de fibras com cavidades na superfície preenchidas por partículas de morfologias globulares com predominância do elemento químico silício (Si) na análise de caracterização elementar por EDS. A difração de raios X apresentou um halo amorfo entre 20° e 30° (2?) com a identificação de picos das fases de quartzo e de calcita. As amostras com substituição do cimento Portland por cinza de biomassa apresentaram atividade pozolânica com índice desempenho de 100%. Desta maneira, a valorização da cinza de biomassa de óleo de palma (dendê) pode apresentar potencialidade para uso como adição mineral em materiais à base de cimento.

References

Silva, C. R. R. da. Obtenção, caracterização e viabilidade de um compósito com matriz de resina poliester e resíduos originados da extração do óleo de dendê. Tese de Doutorado. UFRN, Natal, 2016.

USDA. Oilseeds: World Markets and Trade. United States Department of Agriculture, 2017.

Malaysia, A.I. National Biomass Strategy 2020: New Wealth Creation for Malaysia’s Palm Oil Industry. Agensi Inovasi, Kuala Lumpur, Malaysia, 2011.

Secretaria de Estudo de Desenvolvimento Agropecuário e de Pesca (SEDAP). Panorama agrícola do Pará 2019/2020, (dendê). SEDAP-PA, 2020.

Furlan Júnior, J. Oliveira R.F., Teixeira L.B. Dendê: Manejo e uso dos subprodutos e dos resíduos. Belém-PA: Embrapa Amazônia Oriental, n. 156, 2006.

Thomas B.S., Kumar S., Arel H.S. Sustainable concrete containing palm oil fuel ash as a supplementary cementitious material – A review. Renewable & Sustainable Energy Reviews, v. 80, 2017.

Mesa, J. Critérios para a otimização e “scale-up”da pirólise rápida de biomassa em leito fluidizado 2004 Tese (Doutorado) - Unicamp, 2004

Martini, P. R R. Conversão pirolítica de bagaço residual da indústria de suco de laranja e caracterização química dos produtos Tese de Mestrado - Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil, 2009

Harmsen, P. F.H.; Huijgen, W.J.J.; Bermúdez, L. M.; Bakker, R.R.C. Literature Review of Physical and Chemical Pretreatment Processes for Lignocellulosic. Biosynergy,Energy ReseaRCT Centre of the Netherlands, 2010

Gobbi, A. Atividade Pozolânica de Adições Minerais pela NBR 5751/2012 e NBR 5752/2012: uma análise crítica a partir de métodos complementares. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção Civil). Escola de Engenharia, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2014.

Tonnayopas, D.; Nilrat, F.; Putto, K.; Tantiwitayawanich, J. Effect of oil palm fiber fuel ash on compressive strength of hardening concrete. in Proceedings of the 4th Thailand Materials Science and Technology Conference, Pathumthani, Thailand, 2006.

Nagaratnam, B.H., Rahman, M.E., Mirasa, A.K., Mannan, M.A., Lame, S.O. Workability and heat of hydration of self-compacting concrete incorporating agroindustrial waste. J. Clean. Prod., 2015.

Lima, S. A. Análise da viabilidade do uso de cinzas agroindustriais em matrizes cimentícias: estudo de caso da cinza da casca de castanha de caju. USP, São Paulo, SP, 2008.

Chindaprasirt, P., Rukzon, S., Sirivivatnanon, V. Resistance to chloride penetration of blended Portland cement mortar containing palm oil fuel ash, rice husk ash and fly ash. Constr. Build. Mater. issue 22, 2008.

Tay, J.H., 1990. Ash from oil-palm waste as a concrete material. J. Mater. Civ. Eng. issue 2, 1990.

Cacuro, T. A.; Waldman, W. R. Cinzas da Queima de Biomassa: Aplicações e Potencialidades. Revista Virtual de Química, v. 7, n. 2154, UFSCar, Sorocaba, SP., 2015.

Muthusamy, K., Azzimah, N. Exploratory study of palm oil fuel ash as partial cement replacement in oil palm shell lightweight aggregate concrete. ReseaRCT Journal of Applied Sciences. Eng. Technol. issue 8, 2015

Kroehong, W., Damrongwiriyanupap, N., Sinsiri, T., Jaturapitakkul, C. The effect of palm oil fuel ash as a supplementary cementitious material on chloride penetration and microstructure of blended cement paste. Arabian J. Sci. Eng. 2016.

Sata V., Jaturapitakkul C., Rattanashotinunt C. Compressive strength and heat Evolution of concretes containing palm oil fuel ash. J. Mat. Civ. Eng., issue 22, 2010.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 5752: materiais pozolânicos: determinação de atividade pozolânica com cimento Portland: índice de atividade pozolânica com cimento: método de ensaio. Rio de Janeiro, 2014.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 7215: cimento Portland: determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, 2015.

Aziz, F.N.A.A.; Bida, S.M.; Nasir, N.A.M.; Jaafar, M.S. Mechanical properties of lightweight mortar modified with oil palm fruit fibre and tire crumb. Construction and Building Materials v. 73, 2014.

Silva, E. J.; Marques, M. L.; Velasco, F. G.; Fornari Júnior, C. C. M.; Luzardo, F. H. M. Degradação da fibra de coco imersa em soluções alcalinas de cimento e NaOH. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 19, n. 10. Campina Grande, 2015.

Hoppe Filho J., Gobbi A., Pereira E., Quarcioni V. A., Medeiros M. H. F. Pozzolanic activity of mineral additions to Portland cement (Part I): Pozzolanic activity index with lime (PAI), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TG/DTG) and modified Chapelle. Revista Matéria v. 22, n. 3, 2017.

Lim N.H.A.S., Ismail M.A., Lee H.S., Hussin M.W., Sam A.R.M., Samadi M.. The effects of high volume nano palm oil fuel ash on microstructure properties and ydration temperature of mortar. Construction and Building Materials 93, 2015.

Cordeiro L. N. P., Paes I. N. L., Souza P. S. L., Azavedo C. M. Caracterização da cinza de caroço de açaí residual para adição ao concreto. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 19, n. 1, 2019.

Coelho V. A., Guimarães C. C., Doutto G. G., Pedra P. P. Evaluation of mortar properties obtained through partial substitution of Portland cement by ashes of oil palm empty fruit bunch. Cerâmica 65, 2019.

Kroehong, W.; Sinsiri, T.; Jaturapitakkul, C.; Chindaprasirt, P. Effect of palm oil fuel ash fineness on the microstructure of blended cement paste. Construction and Building Materials, v. 25, Issue 11, 2011.

Hoppe Filho J.; Gobbi A.; Pereira E.; Quarcioni V.A.; Medeiros, M.H.F. Pozzolanic activity of mineral additions to Portland cement (Part II): Pozzolanic activity index with Portland cement (PAI), X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetry (TG/DTG). Revista Matéria, v. 22, n. 3, 2017.

Chea Chandara, Etsuo Sakai, Khairun Azizi Mohd Azizli, Zainal Arifin Ahmad, Syed Fuad Saiyid Hashim. The effect of unburned carbon in palm oil fuel ash on fluidity of cement pastes containing superplasticizer. Construction and Building Materials 24, 2010.

Mulinari, d.; baptista, c. A. P. R.; souza, j. V. C.; voorwald, h. J. C. Mechanical Properties of Coconut Fibers Reinforced Polyester Composites. Procedia Engineering, v. 10, 2011.

Santos, R. D. Estudo da influência de tratamentos na promoção da durabilidade e aderência de fibras de curauá e sisal em matrizes à base de cimento Portland. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, UFRJ: 2016.

Khankhaje E., Hussin M.W., Mirza J., Rafieizonooz M., Salim M.R., Siong H.C., Mohd Warid M.N. On blended cement and geopolymer concretes containing palm oil fuel ash. Materials and Design, issue 89, Faculty of Civil Engineering, Universiti Teknologi, Malaysia, 2016.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 5739: concreto: ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2018.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 12653: materiais pozolânicos: requisitos. Rio de Janeiro, 2014.

Silva, R. B.; Fontes, C. M. A.; Lima, P. R. L.; Gomes, O. Da F. M.; Lima, L. G. L. M.; Moura, R. C. A., Toledo Filho, R. D. Cinzas de biomassa geradas na agroindústria do cacau: caracterização e uso em substituição ao cimento. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 15, n. 4, 2015.

Published

2021-03-18

How to Cite

de Oliveira, M. A. B., Umbuzeiro, C. E. M., de Assunção, W. R., da Cunha, B. B., Fernandes, R. da S., & Macêdo, A. N. (2021). Potencialidades da cinza de biomassa do beneficiamento de óleo de palma para materiais à base de cimento. Parte I: caracterização microestutural, mineralógica e atividade pozolânica / Potentialities of biomass ash from palm oil processing for cement-based materials. Part I: microstructural, mineralogical and pozzolanic activity characterization. Brazilian Journal of Development, 7(3), 27972–27986. https://doi.org/10.34117/bjdv7n3-487

Issue

Section

Original Papers