Utilização do biochar de eucalipto em matriz cimentícia

Abstract

Em 2022, as emissões de CO2 provenientes de edificações representaram 34% da demanda global de energia e 37% das emissões de CO2 relacionadas à energia e processos. Nesse contexto, a construção civil global necessita reduzir suas emissões pela metade até 2030, a fim de alcançar a meta de emissões líquidas zero de CO2 até 2050. Paralelamente, o Brasil gera anualmente cerca de 1,5 milhão de toneladas de resíduos provenientes do eucalipto e de outras madeiras, oriundas majoritariamente da construção civil. Dessa forma, destaca-se a necessidade de investimentos em tecnologias que mitiguem a poluição ambiental, por meio da reciclagem de resíduos ou mesmo geração de crédito de carbono. O biochar surge como uma solução promissora, por ser um material rico em carbono e, quando incorporado a compósitos cimentícios, pode reduzir o impacto ambiental, além de melhorar propriedades mecânicas e físicas da matriz cimentícia. A presente dissertação foi dividida em duas etapas. Na primeira, realizou-se a avaliação das propriedades físico-mecânicas de argamassas com biochar proveniente da biomassa de eucalipto, produzido em diferentes temperaturas (450, 650 e 750 °C) como substituinte parcial da areia, em proporções de 10% e 20%. No estado fresco, foram analisados o teor de ar incorporado, o índice de consistência e a retenção de água; enquanto no estado endurecido, avaliou-se a resistência à compressão e à tração, a retração e a evolução do endurecimento do compósito por meio do ensaio de variação da velocidade de propagação de ultrassom (VPU). Os resultados indicaram que a resistência à compressão foi diretamente influenciada pela temperatura de pirólise do biochar, sendo que o material produzido a 750 °C apresentou propriedades pozolânicasconforme o ensaio de Chapelle. Na segunda etapa, buscou-se avaliar a resistência mecânica e a ecoeficiência da substituição parcial do cimento por biochar, nas proporções de 5%, 10% e 15%. Verificou-se que, embora o aumento do teor de biochar tenha causado redução na resistência mecânica das argamassas, houve, em contrapartida, uma considerável diminuição nas emissões de CO2, evidenciando o potencial do biochar como um material sustentável para a construção civil. Palavras-chave: compósitos de cimento; biochar; biomassa vegetal; eucalipto; resíduos vegetaisIn 2022, CO2 emissions from buildings accounted for 34% of global energy demand and 37% of energy and process-related CO2 emissions. In this context, the global construction industry needs to halve its emissions by 2030 in order to achieve the goal of net-zero CO2 emissions by 2050. At the same time, Brazil generates approximately 1.5 million tons of waste from eucalyptus and other woods annually, mostly from the construction industry. Therefore, there is a need for investments in technologies that mitigate environmental pollution, through waste recycling or even the generation of carbon credits. Biochar emerges as a promising solution, as it is a carbon-rich material and, when incorporated into cementitious composites, can reduce the environmental impact, in addition to improving the mechanical and physical properties of the cementitious matrix. This dissertation was divided into two stages. The first stage evaluated the physical and mechanical properties of mortars with biochar from eucalyptus biomass, produced at different temperatures (450, 650 and 750 °C) as a partial substitute for sand, in proportions of 10% and 20%. In the fresh state, the incorporated air content, consistency index and water retention were analyzed; while in the hardened state, the compressive and tensile strength, shrinkage and hardening evolution of the composite were evaluated by means of the ultrasound propagation velocity variation (UPV) test. The results indicated that the compressive strength was directly influenced by the pyrolysis temperature of the biochar, and the material produced at 750 °C presented pozzolanic properties according to the Chapelle test. In the second stage, we sought to evaluate the mechanical strength and eco-efficiency of the partial replacement of cement by biochar, in proportions of 5%, 10% and 15%. It was found that, although the increase in biochar content caused a reduction in the mechanical strength of the mortars, there was, on the other hand, a considerable decrease in CO2 emissions, highlighting the potential of biochar as a sustainable material for civil construction. Keywords: cement composites; biochar; vegetable biomass; eucalyptus; vegetable waste