Capacidade de Captura de CO2 em Matrizes à Base de Cimentos LC³ por meio da Carbonatação Acelerada

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.A fabricação de cimentos menos emissivos tem ganhado destaque nos últimos anos tanto pela expectativa de aumento do consumo de cimento quanto pela necessidade da redução das emissões de CO2. O cimento LC³ (Limestone Calcined Clay Cement) é um material alternativo que tem potencial de reduzir as emissões ligadas à indústria do cimento, uma vez que contém aproximadamente 50% de clínquer Portland em sua composição. Os demais componentes são o fíler calcário e a argila calcinada, materiais largamente disponíveis mundialmente e com baixas emissões de CO2 associadas. O LC³ é um material novo e questões relacionadas à difusibilidade e fixação de dióxido de carbono carecem de mais estudos. Neste contexto, esta pesquisa avaliou a captura de CO2 por meio da carbonatação acelerada em pastas e argamassas de cimento de diferentes famílias de LC³. Foram analisados LC³-50 produzidos por três grupos de pesquisa brasileiros (UFRGS, UnB e UNILA) e os resultados foram comparados com cimentos Portland OPC / CPI, CPII F 32 e CP V, em dois estudos distintos. No Estudo A avaliou-se o uso e a captura de CO2 por cura carbônica (matrizes em hidratação), em pastas submetidas à carbonatação acelerada (10% de CO2), por 16, 24 e 48 horas. No Estudo B analisou-se a fixação de carbono em pastas e argamassas hidratadas (após 61 dias de cura), em condição de carbonatação acelerada (5% de CO2) por até 68 dias. A fixação de carbono devido à mineralização foi analisada por termogravimetria e a velocidade de difusão do CO2 por meio da medição profundidade de carbonatação em argamassas ao longo tempo, usando indicador de pH (fenolftaleína). Constatou-se que o potencial médio de captura de CO2 das matrizes LC³ submetidas à cura carbônica foi de 103 kg.CO2/t. Para matrizes hidratadas o potencial foi de 127 kg.CO2/t. No processo de cura carbônica 86% da fixação de carbono ocorreu até 24 horas de exposição ao CO2. Verificou-se que a captura potencial de CO2 em matrizes LC³-50 é inferior a matrizes com CP II F 32, OPC/CPI e ao CPV, tanto em matrizes em idades iniciais de hidratação (cura carbônica) como em matrizes em idades avançadas de hidratação (superior a 61 dias). Nos estudos em argamassas, constatou-se que a profundidade de carbonatação pode ser até 3 vezes maior em matrizes LC³, com potencial de fixação de carbono semelhante aos cimentos comerciais (OPC e CPV). O menor potencial de captura de carbono não afeta o balanço final de emissões dos cimentos LC³, sendo que os cimentos LC³-50 demonstraram potencial de redução das emissões de até 49% comparados aos cimentos convencionais. Além disso, quando o balanço das emissões é considerado em cimentos LC³-50 é possível atingir dois indicadores-chave o fator clínquer de 0,59 e emissões específicas de 0,48 tCO2/t de cimento, contempladas no Roadmap (2019) como metas para a indústria do cimento até 2030