Cerâmicas porosas obtidas a partir da substituição parcial de matérias-primas por resíduos da indústria de papel e celulose e utilização de fibras poliméricas para aumento de permeabilidade

Abstract

A indústria de papel e celulose é geradora de diversos resíduos, os quais, conforme consta na literatura, podem ser aplicados em variados setores da economia, substituindo matérias-primas comercias. A lama de cal é um resíduo rico em carbonato de cálcio e a areia rica em sílica. Mediante isso, esses resíduos apresentam potencial de substituição de materiais como o carbonato de cálcio e o quartzo, usualmente empregados na produção de materiais cerâmicos. Neste trabalho é realizado um estudo para obtenção de cerâmicas porosas a partir da valorização desses resíduos, utilizando fibras poliméricas para aumento da permeabilidade. A possibilidade de valorização dos resíduos foi confirmada através de caracterizações físicas e químicas, as quais evidenciaram fases de calcita e quartzo e presença majoritária de CaO e SiO2, respectivamente. Também foram avaliados conforme sua toxidade através da NBR 10004, sendo classificados como resíduos não perigosos e inertes (classe II-B). Elaborou-se uma formulação substituindo algumas matérias-primas por resíduos, baseada no trabalho de Simão et al. (2015). A partir disso, realizou-se um planejamento experimental onde variou-se três teores de fibras (12, 20 e 28%) e três temperaturas de queima (1100, 1130 e 1160 ºC). Os corpos de prova obtidos foram caracterizados mediante ensaios de porosidade, permeabilidade, resistência mecânica à compressão e aspectos microestruturais. As cerâmicas porosas confeccionadas apresentaram porosidade total de 39 – 53%, coeficientes de permeabilidade de [...], resistência à compressão de 15 – 52 MPa e tamanho médio de poros de 2,0 a 7,5 μm. Notou-se aumento da permeabilidade com o aumento da temperatura, enquanto que a porosidade ficou praticamente invariável nas condições experimentadas. Esse aumento da permeabilidade está relacionado à diminuição da rugosidade das paredes dos poros e da tortuosidade do meio. Mas, o maior aumento da permeabilidade deu-se com o aumento do teor de fibras, devido a interligação dos poros. A utilização das fibras poliméricas aumentou a permeabilidade em aproximadamente 100x em relação ao trabalho de Simão et al. (2015). Foram classificadas como cerâmicas para microfiltração, abrangendo filtração de água e gases quentes (aerossóis). A formulação com teor de 28 vol% de fibras e sinterizada a 1160 ºC apresentou melhor relação porosidade/permeabilidade/resistência mecânica.