Cimentos de baixo carbono na Amazônia: Uso de álcalis e CaO em ligantes de baixo teor de clinquer

Nas economias emergentes, o cimento Portland tem uma participação muito significativa na construção de habitações e na infraestrutura. O crescimento populacional, as necessidades por infraestrutura e habitações contribuirão ainda mais para o aumento da demanda por cimento Portland, principalmente em regiões como a Amazônia. O resultado deste cenário implicará em maiores emissões de CO2, consumo de energia e uso de recursos naturais não renováveis. A expectativa de crescimento global da indústria do cimento é de 12 a 23% até 2050 em relação ao nível atual, o que fará com que o cimento seja responsável por aproximadamente 11% a 15% das emissões globais de CO2. O aumento do teor de substituição de clínquer por materiais cimentícios suplementares (MCS) pode contribuir com 40% do total das reduções das emissões de CO2 estimadas. Entretanto, a escassez dos MCS tradicionais como escória de alto forno (EAF) e cinzas volantes (CV) levaram a indústria cimenteira a aceitar materiais inertes como adições minerais ao cimento, como o calcário. O problema é que a utilização de altos teores desses MCS acarreta resistências iniciais baixas. Os MCS ao reagirem mais lentamente que o cimento Portland, limitam os níveis de substituição de clinquer para obtenção de resistências iniciais aceitáveis. A viabilidade da utilização de cimentos Portland com altas incorporações de MCS como alternativa para alcançar a sustentabilidade da indústria cimenteira é posta em questão devido às baixas resistências nas primeiras idades. O objetivo deste projeto é voltado para a Amazônia, com vistas a permitir a expansão de moradias, de sua infraestrutura e transporte e proporcionar melhor qualidade de vida, sem que cause impactos ambientais significativos em termos de pegada de CO2, demanda energética e exploração de recursos naturais não renováveis. Uma tecnologia promissora de baixo carbono para a Amazonia seria a combinação ternária de clinquer Portland, argila calcinada e calcário (LC3), devido aos grandes depósitos de argila e calcário na região. A grande vantagem dessa tecnologia é alcançar elevadas resistências mecânicas para idades mais avançadas com baixos teores de clínquer (50%). Contudo, as desvantagens são o alto custo de calcinação das argilas e as baixas resistências iniciais. Um caminho para tornar o LC3 viável seria sua produção com teores de clinquer ainda menores (entre 25 e 35%). Por sua vez, baixos teores de clinquer limitam a reação pozolânica das argilas calcinadas devido a menor quantidade de hidróxido de cálcio gerado na hidratação do cimento, limitando as resistências tanto iniciais quanto finais. Uma maneira de aumentar as resistências iniciais dos LC3 seria através da incorporação de reduzidas quantidades de álcalis (1 a 2%). Por outro lado, incorporações de aditivo expansor do tipo G na forma de óxido de cálcio supercalcinado (ACI 223) poderia ser uma fonte de hidróxido de cálcio suplementar (≤10%), possibilitando o acréscimo das resistências finais. A influência dos conteúdos de álcalis (NaOH) e de CaO sobre os LC3 são muito complexas e ainda não foram investigadas. Os cimentos ternários LC3 com baixo clinquer podem ser uma alternativa viável desde que apresentem resistências iniciais elevadas e mantenham as finais, aspecto este que pode ser alcançado com a adição simultânea de álcalis e aditivos expansores em proporções reduzidas. A proposta do projeto é investigar estas combinações baseadas resistência mecânica associadas à evolução da porosidade, da assembleia de fases formadas e da morfologia e composição do C-S-H.