Brasileiros revolucionam fabricação de cimento

Com informações da Agência USP - 17/04/2013

Engenheiros alemães apresentaram recentemente uma técnica para reciclagem cimento e concreto usando raios.[Imagem: Fraunhofer IBP]

Cientistas da Escola Politécnica da USP desenvolveram uma nova técnica para a fabricação de cimento combinando matérias-primas simples com ferramentas e conceitos avançados na gestão do processo industrial.

O resultado pode ser uma revolução mundial na indústria cimenteira.

Segundo o professor Vanderley John, um dos responsáveis pelo projeto, o novo processo industrial permitirá dobrar a produção mundial de cimento sem precisar construir novos fornos e, portanto, sem aumentar as emissões de gases de efeito estufa.

O cimento Portland tradicional é composto basicamente por argila e calcário, substâncias que, quando fundidas em um forno sob altas temperaturas, transformam-se em pequenas bolotas chamadas clínquer.

Esses grãos de clínquer são moídos com o mineral gipsita (matéria-prima do gesso) até virarem pó.

"Estima-se que para cada tonelada de clínquer são emitidos entre 800 e 1.000 quilos de CO2, incluindo o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil (de 60 a 130 quilos por tonelada de clínquer)", diz o professor John.

"A indústria busca alternativas para aumentar a ecoeficiência do processo substituindo parte do clínquer por escória de alto-forno de siderúrgicas e cinza volante, resíduo de termelétricas movidas a carvão. O problema é que a indústria do aço e a geração de cinza crescem menos que a produção de cimento, o que inviabiliza essa estratégia a longo prazo," explica ele.

Carga bem distribuída

A nova tecnologia consiste basicamente em aumentar a proporção de carga (filler) na fórmula do cimento Portland, adicionando dispersantes orgânicos que afastam as partículas do material e possibilitam menor uso de água na mistura com o clínquer.

A carga é uma matéria-prima à base de pó de calcário que dispensa tratamento técnico (calcinação), processo que, na fabricação do cimento, é responsável por mais de 80% do consumo energético e 90% das emissões de CO2.

A fórmula para calcular a quantidade de carga no cimento é usada desde 1970, estabelecendo que a quantidade do material de preenchimento não poderia ser alta porque havia o risco de comprometer a qualidade do produto.

Outra equipe brasileira já havia desenvolvido um cimento alternativo capaz de substituir até 80% do cimento portland. [Imagem: Ag.USP]

Os pesquisadores brasileiros descobriram que isto não é verdade.

"Em laboratório, foi possível chegar a teores de 70% de filler, sendo que atualmente ele está entre 10% e 30%", afirma John. "Com isso será possível dobrar a produção mundial de cimento sem construir mais fornos e, portanto, sem aumentar as emissões".

A solução veio da matemática, mais especificamente de estudos que, muitas vezes, parecem teorias sem qualquer ligação com a praticidade do mundo industrial.

"A tecnologia é baseada em modelos de dispersão e empacotamento de partículas que possibilita organizar os grãos por tamanho, favorecendo a maleabilidade do cimento", diz o professor Rafael Pileggi, coautor do estudo. "Por meio da reologia, ramo da ciência que estuda o escoamento dos fluidos, obteve-se misturas fluidas com baixo teor de clínquer e outros ligantes como a escória. Também foi possível reduzir a quantidade de cimento e água utilizados na produção de concreto, sem perda da qualidade".

"O estudo atual mostrou que é possível mudar a forma como se fabrica cimento, concretos e argamassas", comemora John. "Agora é preciso desenvolver uma tecnologia de moagem sofisticada em escala industrial."

A Escola Politécnica da USP já está negociando parcerias com as indústrias cimenteiras para aperfeiçoar e transferir a nova técnica.

• Concreto com menos cimento reduz impacto ambiental

Brasileiros revolucionam fabricação de cimento

Com informações da Agência USP - 17/04/2013

Engenheiros alemães apresentaram recentemente uma técnica para reciclagem cimento e concreto usando raios.[Imagem: Fraunhofer IBP]

Cientistas da Escola Politécnica da USP desenvolveram uma nova técnica para a fabricação de cimento combinando matérias-primas simples com ferramentas e conceitos avançados na gestão do processo industrial.

O resultado pode ser uma revolução mundial na indústria cimenteira.

Segundo o professor Vanderley John, um dos responsáveis pelo projeto, o novo processo industrial permitirá dobrar a produção mundial de cimento sem precisar construir novos fornos e, portanto, sem aumentar as emissões de gases de efeito estufa.

O cimento Portland tradicional é composto basicamente por argila e calcário, substâncias que, quando fundidas em um forno sob altas temperaturas, transformam-se em pequenas bolotas chamadas clínquer.

Esses grãos de clínquer são moídos com o mineral gipsita (matéria-prima do gesso) até virarem pó.

"Estima-se que para cada tonelada de clínquer são emitidos entre 800 e 1.000 quilos de CO2, incluindo o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil (de 60 a 130 quilos por tonelada de clínquer)", diz o professor John.

"A indústria busca alternativas para aumentar a ecoeficiência do processo substituindo parte do clínquer por escória de alto-forno de siderúrgicas e cinza volante, resíduo de termelétricas movidas a carvão. O problema é que a indústria do aço e a geração de cinza crescem menos que a produção de cimento, o que inviabiliza essa estratégia a longo prazo," explica ele.

Carga bem distribuída

A nova tecnologia consiste basicamente em aumentar a proporção de carga (filler) na fórmula do cimento Portland, adicionando dispersantes orgânicos que afastam as partículas do material e possibilitam menor uso de água na mistura com o clínquer.

A carga é uma matéria-prima à base de pó de calcário que dispensa tratamento técnico (calcinação), processo que, na fabricação do cimento, é responsável por mais de 80% do consumo energético e 90% das emissões de CO2.

A fórmula para calcular a quantidade de carga no cimento é usada desde 1970, estabelecendo que a quantidade do material de preenchimento não poderia ser alta porque havia o risco de comprometer a qualidade do produto.

Outra equipe brasileira já havia desenvolvido um cimento alternativo capaz de substituir até 80% do cimento portland. [Imagem: Ag.USP]

Os pesquisadores brasileiros descobriram que isto não é verdade.

"Em laboratório, foi possível chegar a teores de 70% de filler, sendo que atualmente ele está entre 10% e 30%", afirma John. "Com isso será possível dobrar a produção mundial de cimento sem construir mais fornos e, portanto, sem aumentar as emissões".

A solução veio da matemática, mais especificamente de estudos que, muitas vezes, parecem teorias sem qualquer ligação com a praticidade do mundo industrial.

"A tecnologia é baseada em modelos de dispersão e empacotamento de partículas que possibilita organizar os grãos por tamanho, favorecendo a maleabilidade do cimento", diz o professor Rafael Pileggi, coautor do estudo. "Por meio da reologia, ramo da ciência que estuda o escoamento dos fluidos, obteve-se misturas fluidas com baixo teor de clínquer e outros ligantes como a escória. Também foi possível reduzir a quantidade de cimento e água utilizados na produção de concreto, sem perda da qualidade".

"O estudo atual mostrou que é possível mudar a forma como se fabrica cimento, concretos e argamassas", comemora John. "Agora é preciso desenvolver uma tecnologia de moagem sofisticada em escala industrial."

A Escola Politécnica da USP já está negociando parcerias com as indústrias cimenteiras para aperfeiçoar e transferir a nova técnica.

• Concreto com menos cimento reduz impacto ambiental

USP é a única universidade latino-americana que aparece no rankingJorge Maruta/ USP Imagens

A USP (Universidade de São Paulo) foi classificada entre as 100 universidades com melhor reputação de todo o mundo. A instituição foi citada pelo World Reputation Ranking, elaborado pelo The Times Higher Education, em parceria com a Thomson Reuters, aparecendo entre o 61º e o 70º lugar. É a única universidade latino-americana a figurar nessa classificação.

O ranking, que está em sua segunda edição, é uma vertente da classificação anual das universidades, elaborada pelo The Times, que envolve 13 critérios (como relação aluno/professor, quantidade de discentes e docentes estrangeiros, número de trabalhos científicos publicados, dinheiro aplicado em pesquisa etc.) e na qual a USP aparece em 178º lugar.

O World Reputation Ranking se baseia nos resultados de consultas realizadas junto a mais de 17,5 mil acadêmicos de mais de 135 países. O ranqueamento das instituições é elaborado tendo como principal critério a excelência na pesquisa e no ensino.

Os pontos para avaliar a reputação são referentes ao número de vezes que uma instituição foi citada pelos entrevistados como sendo a melhor em seus respectivos campos de conhecimento.