Ecological bricks produced from scheelite residue, stone powder, and cassava wastewater for non-structural masonry

Ricardo Eugênio Barbosa Ramos Filho

ORCID iD Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil

Jônatas Macêdo de Souza

ORCID iD Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) Brasil

João Batista Duarte

ORCID iD Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) Brasil

Vamberto Monteiro da Silva

ORCID iD Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Wilson Acchar

ORCID iD Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) Brasil

Rayanderson Saraiva de Souza

ORCID iD Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) Brasil

Resumo

One solution to mitigate the environmental impacts of extracting mineral and vegetable residues is to use them in the construction industry, which is considered one of the largest consumers of mineral resources on the planet. Thus, this work conducted a study on the combination of scheelite, stone powder, and cassava wastewater with the addition of cement to produce an ecological brick that can be used as non-structural masonry in aiming to use waste and reduce environmental impacts. The percentage of each residue was determined after performing chemical and physical characterizations through a packaging analysis between the particles, obtaining a formulation with the same mass percentage of each solid residue, and adding cassava wastewater and cement. The technological assays showed results by Brazilian standards for cement soil, with water absorption values below 20%, simple compression strength close to or greater than 2 MPa, and low mass loss. Cement phases were observed in the SEM and XRD analyses, highlighting the contribution of packaging between the residues and the influence of cassava wastewater due to its acidity and binding properties, providing promising results for manufacturing ecological bricks.

Palavras-chave


cassava wastewater; ecological brick; scheelite residue; stone powder; sustainability


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Referências


ABCP – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Dosagem das misturas de solo-cimento: normas de dosagem e métodos de ensaios. São Paulo, 2004. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457. Amostras de solo. Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização ABNT: Rio de Janeiro, 2016a. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=353216. Accessed on: 20 Mar. 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6502. Rochas e solos – terminologia. ABNT: Rio de Janeiro, 2018a. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=4050. Accessed on: 10 Mar. 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6508. Grãos de pedregulho retidos na peneira de abertura 4,8 mm – determinação da massa específica, da massa específica aparente e da absorção de água. ABNT: Rio de Janeiro, 2016b. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=7245. Accessed on: 5 Apr. 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181. Solo – análise granulométrica. ABNT: Rio de Janeiro, 2018b. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=361658. Accessed on: 10 Jan. 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182. Solo – Ensaio de compactação. ABNT: Rio de Janeiro, 2016c. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=361659. Accessed on: 21 Mar. 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8491. Tijolo de solo-cimento – requisitos. ABNT: Rio de Janeiro, 2012a. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=193713. Accessed on: 10 Mar. 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8492. Tijolo de solo-cimento – análise dimensional, determinação da resistência à compressão e da absorção de água – Método de ensaio. ABNT: Rio de Janeiro, 2016d. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=193718. Accessed on: 17 Mar. 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10007. Amostragem de resíduos sólidos. ABNT: Rio de Janeiro, 2004. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=1102. Accessed on: 13 June 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10833. Fabricação de tijolo e bloco de solo-cimento com utilização de prensa manual ou hidráulica – procedimento. ABNT: Rio de Janeiro, 2012b. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=193711. Accessed on: 17 June 2020. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13554. Solo-cimento – Ensaio de durabilidade por molhagem e secagem – método de ensaio. ABNT: Rio de Janeiro, 2012c. Available at: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=193728. Accessed on: 10 June 2020. In Portuguese.

ABRAHAM, S. M.; RANSINCHUNG, G. D. R. N. Strength and permeation characteristics of cement mortar with Reclaimed Asphalt Pavement Aggregates. Construction and Building Materials, v. 167, p. 700-706, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.075.

ACCHAR, W.; MARQUES, S. K. J. Ecological soil-cement bricks from waste materials. Cham, Switzerland: Springer Nature, 2016. 64 p. (Springer Briefs in Applied Sciences and Technology). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-28920-5.

AKINDAHUNSI, K. A. Investigation into the use of extracted starch from cassava and maize as admixture on the creep of concrete. Construction and Building Materials, v. 214, p. 659-667, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.110.

BARRETO, M. T. L.; ROLIM, M. M.; PEDROSA, E. M. R.; MAGALHÃES, A. G.; TAVARES, U. E.; DUARTE, A. S. Atributos químicos de dois solos submetidos à aplicação de manipueira. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, v. 8, n. 4, p. 528-534, 2013. DOI: https://doi.org/10.5039/agraria.v8i4a2425. In Portuguese.

BONAVETTI, V. L.; RAHHAL, V. F.; IRASSAR, E. F. Studies on the carboaluminate formation in limestone filler-blended cements. Cement and Concrete Research, v. 31, n. 6, p. 856-859, 2001. DOI: https://doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00491-4. Accessed on: 17 June 2020.

BORGHETTI, I. A. Avaliação do crescimento da microalga Chlorella minutissima em meio de cultura com diferentes concentrações de manipueira. 2009. 89 f. Dissertação (Mestrado em Bioprocessos) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2009. Available at: https://acervodigital.ufpr.br/handle/1884/20227. Accessed on: 18 May 2019. In Portuguese.

BRAZ, I. G.; SHINZATO, M. C.; MONTANHEIRO, T. J.; ALMEIDA, T. M.; CARVALHO, F. M. S. Effect of the addition of aluminum recycling waste on the pozzolanic activity of sugarcane bagasse ash and zeolite. Waste and Biomass Valorization, v. 10, p. 3493-3513, 2019. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-018-0342-6.

CAMPOS, H. F. Concreto de alta resistência utilizando pó de pedra como substituição parcial do cimento Portland: estudo experimental. 2015. 148 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção Civil) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2015. Available at: https://acervodigital.ufpr.br/handle/1884/38859. Accessed on: Oct. 2021. In Portuguese.

CHATTERJEE, A. K. Special cements. In: BERSTED, J.; BARNES, P. (ed.). Structure and performance of cements. London: Spon Press, 2002. Chapter 6, p. 186-236.

CHISTÉ, R. C.; COHEN, K. O. Teor de cianeto total e livre nas etapas de processamento do tucupi. Revista do Instituto Adolfo Lutz, v. 70, n. 1, p. 41-46, 2011. Available at: http://www.ial.sp.gov.br/resources/insituto-adolfo-lutz/publicacoes/rial/10/rial70_1_completa/1342.pdf. Accessed on: 10 Nov. 2020. In Portuguese.

CBCS – CONSELHO BRASILEIRO DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL. Aspectos da construção sustentável no Brasil. 2014. Available at: http://www.cbcs.org.br/_5dotsystem/userfiles/mma-pnuma/aspectos%20da%20construcao%20sustentavel%20no%20brasil%20e%20promocao%20de%20politicas%20publicas.pdf. Accessed on: 10 July 2020. In Portuguese.

CUESTA, A. ZEA-GARCIA, J. D.; LONDONO-ZULUAGA, D.; DE LA TORRE, A. G.; SANTACRUZ, I.; VALLCORBA, O.; DAPIAGGI, M.; SANFÉLIX, S. G.; ARANDA, M. A. G. Multiscale understanding of tricalcium silicate hydration reactions. Scientific Reports, v. 8, n. 8544, 2018. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-26943-y.

DNPM – DEPARTAMENTO NACIONAL DE PRODUÇÃO MINERAL. Anuário mineral do Rio Grande do Norte. Departamento Nacional de Produção Mineral. Brasília, DF: DNPM, 2017. 20 p. Available at: https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/anuario-mineral/anuario-mineral-estadual/anuario-mineral-estadual/rio-grande-do-norte. Accessed on: 10 Dec. 2019. In Portuguese.

DUARTE, A. S.; ROLIM, M. M.; SILVA, E. F. F.; PEDROSA, E. M. R.; ALBUQUERQUE, F. S.; MAGALHÃES, A. G. Alterações dos atributos físicos e químicos de um Neossolo após aplicação de doses de manipueira. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 17, n. 9, p. 938-946, 2013. DOI: https://doi.org/10.1590/S1415-43662013000900005. In Portuguese.

EL-ATTAR, M. M.; SADEK, D. M.; SALAH, A. M. Recycling of high volumes of cement kiln dust in bricks industry. Journal of Cleaner Production, v. 143, p. 506-515, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.12.082.

FERNÁNDEZ, R.; RUIZ, A. I.; CUEVAS, J. Formation of C-A-S-H phases from the interaction between concrete or cement and bentonite. Clay Minerals, v. 51, n. 2, p. 223-235, 2015. DOI: https://doi.org/10.1180/claymin.2016.051.2.09.

FERREIRA, R. C.; CUNHA A. H. N. Quality evaluation of soil-cement-plant residue bricks by the combination of destructive and non-destructive tests. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 21, n. 8, p. 543-549, 2017. DOI: https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v21n8p543-549.

FERREIRA, W. A.; BOTELHO, S. M.; CARDOSO, E. M. R.; POLTRONIERI, M. C. Manipueira: um adubo orgânico em potencial. Belém, PA: Embrapa Amazônia Oriental, 2001. 21 p. (Documentos, 107). In Portuguese.

GARCIA, M. C.; FRANCO, C. M. L.; SOARES JÚNIOR, M. S.; CALIARI, M. Structural characteristics and gelatinization properties of sour cassava starch. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v. 123, p. 919-926, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10973-015-4990-5.

GERAB, A. T. F. S. C. Utilização do resíduo grosso do beneficiamento da scheelita em aplicações rodoviárias. 2014. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014. Available at: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/19515. Accessed on: 19 Out. 2021. In Portuguese.

HEYDT, A. R.; CREMONEZ, P. A.; PARISOTTO, E. I. B.; MEIER, T. R. W.; TELEKEN, J. G. Biodigestão anaeróbia de resíduos líquidos de fecularia com adição de glicerol em fase termofílica. Revista Gestão & Sustentabilidade Ambiental, Florianópolis, v. 4, n. esp., p. 498-514, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.19177/rgsa.v4e02015498-514. In Portuguese.

IPAVEC, A.; GABROVSEK, R.; VUK, T.; KAUCIC, V.; MACEK, J.; MEDEN, A. Carboaluminate phases formation during the hydration of calcite‐containing Portland cement. Journal of the American Ceramic Society, v. 94, n. 4, p. 1238-1242, 2011. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.04201.x.

IRASSAR, E. F.; BONAVETTI, V. L.; MENÉNDEZ, G.; CARRASCO, M. F. Hydration and properties of ternary cement with calcareous filler and slag. ALCONPAT Journal, v. 5, n. 2, p. 77-89, 2015. DOI: https://doi.org/10.21041/ra.v5i2.79.

KIHARA, Y. A síntese da tobermorita e sua aplicação na engenharia de materiais. Boletim IG-USP, n. 9, p. 177-180, 1991. DOI: https://doi.org/10.11606/issn.2317-8078.v0i9p177-180. In Portuguese.

KLEIN, C.; DUTROW, B. Manual de ciência dos minerais. 23. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. In Portuguese.

LEONARD, S. A.; STEGEMANN, J. A. Stabilization/solidification of petroleum drill cuttings. Journal of Hazardous Materials, v. 174, n. 1-3, p. 463-472, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.09.075.

MACHADO, R. V.; ANDRADE, F. V.; PASSOS, R. R.; RIBEIRO, R. C. C.; MENDONÇA, E. S.; MESQUITA, L. F. Characterization of ornamental rock residue and potassium liberation via organic acid application. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 40, p. e0150153, 2016. DOI: https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20150153.

MACHADO, T. G.; GOMES, U. U.; MONTEIRO, F. M.; VALCACER, S. M.; SILVA, G. G. Analysis of the incorporation of scheelite residue in kaolinitic clay of Boa Saúde-RN. Materials Science Forum, v. 727-728, p. 844-849, 2012. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.727-728.844.

MEDEIROS, B. A.; NEVES, G. A.; BARBOSA, N. P.; MENEZES, R. R.; FERREIRA, H. C. Mechanical properties of mortar produced with the replacement of natural sand by scheelite residue. Cerâmica, v. 65, n. 375, p. 443-451, 2019. DOI: https://doi.org/10.1590/0366-69132019653752571.

MEDEIROS, M. Estudo de argamassas de revestimento com resíduo de scheelita. 2016. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. Available at: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/22457. Accessed on: Oct. 2021. In Portuguese.

MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 2. ed. São Paulo: IBRACON, 2014. In Portuguese.

NASU, E. G. C.; FORMENTINI, H. M.; FURLANETTO, C. Effect of manipueira on tomato plants infected by the nematode Meloidogyne incognita. Crop Protection, v. 78, p. 193-197, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.08.005.

NEVES, O. S. C.; SOUZA, A. S.; COSTA, M. A.; SOUSA, L. A.; VIANA, A. E. S.; NEVES, V. B. F. Persistência do cianeto e estabilização do pH em manipueira. Revista Brasileira de Tecnologia Agroindustrial, v. 8, n. 1, p. 1274-1284, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.3895/S1981-36862014000100012.

OLIVEIRA, I. R.; STUDART, A. R.; PILEGGI, R. G.; PANDOLFELLI, V. C. Dispersão e empacotamento de partículas: princípios e aplicações em processamento cerâmico. São Paulo: Fazendo Arte, 2000. In Portuguese.

PASCHOALIN FILHO, J. A.; STOROPOLI, J. H.; DIAS, A. J. G. Evaluation of compressive strength water absorption of soil-cement bricks manufactured with addition of PET (polyethylene terephthalate) wastes. Acta Scientiarum. Technology, v. 38, n. 2, p. 163-171, 2016. DOI: https://doi.org/10.4025/actascitechnol.v38i2.28458.

PONTE, J. J. Cartilha da manipueira: uso do composto como insumo agrícola. 3. ed. Fortaleza: Banco do Nordeste do Brasil, 2006. In Portuguese.

ROCHA, C. A. A.; CORDEIRO, G. C.; TOLEDO FILHO, R. D. Influence of stone cutting waste and ground waste clay brick on the hydration and packing density of cement pastes. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 6, n. 4, 2013. DOI: https://doi.org/10.1590/S1983-41952013000400009.

RODRIGUES, L. P.; HOLANDA, J. N. F. Recycling of water treatment plant waste for production of soil-cement bricks. Procedia Materials Science, v. 8, p. 197-202, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2015.04.064.

SANTANDREA, T. C. S.; MEIRA, F. F. D. A.; OLIVEIRA, J. V. C. Utilização do resíduo da concentração da scheelita da Mina Brejuí na fabricação de tijolos maciços e estudos de recuperação da scheelita residual. In: ENCONTRO NACIONAL DE TRATAMENTO DE MINÉRIOS E METALURGIA EXTRATIVA, 27., 2017, Belém. Anais [...]. Belém: ENTMME, 2017. Available at: https://www.artigos.entmme.org/download/2017/SANTANDREA%20T%20C%20S,%20MEIRA%20F%20A,%20OLIVEIRA%20J%20V%20C%20-%20UTILIZA%C3%87%C3%83O%20RES%C3%8DDUO%20CONCENTRA%C3%87%C3%83O%20SCHEELITA%20MINA%20BREJU%C3%8D%20FABRICA%C3%87%C3%83O%20TIJOLOS%20MACI%C3%87OS%20E%20ESTUDOS%20RECUPERA%C3%87%C3%83O%20SCHEELITA%20RESIDUAL.pdf. Accessed on: 12 Dec. 2020. In Portuguese.

SEBRAE – SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO ÀS MICRO E PEQUENAS EMPRESAS. Cartilha sobre resíduos de mandioca. Brasília, DF: SEBRAE, 2015. Available at: https://bibliotecas.sebrae.com.br/chronus/ARQUIVOS_CHRONUS/bds/bds.nsf/594000c9e99daaca3f316cd51ee4e5f9/$File/Cartilha%20Residuos%20de%20Mandioca.pdf. Accessed on: 10 Oct. 2021. In Portuguese.

SHERWOOD, P. T. Soil stabilization with Cement and lime: state of the art review. London: HMSO, 1993.

SILVA, V. M.; GÓIS, L. C.; DUARTE, J. B.; SILVA, J. B.; ACCHAR, W. Incorporation of ceramic waste into binary and ternary soil-cement formulations for the production of solid bricks. Materials Research, v. 17, n. 2, p. 326-331, 2014. DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-14392014005000014.

SILVA, V. C.; OLIVEIRA, L. A.; LACERDA, M. S. C.; PIMENTEL, L. A.; SANTOS, W. S.; MACÊDO, J. T. S. A.; RIET-CORREA, F.; PEDROSO, P. M. O. Experimental poisoning by cassava wastewater in sheep. Pesquisa Veterinária Brasileira, v. 37, n. 11, p. 1241-1246, 2017. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-736X2017001100008.

SINGH, N. K.; MISHRA, P. C.; SINGH, V. K.; NARANG, K. K. Effects of hydroxyethyl cellulose and oxalic acid on the properties of cement. Cement and Concrete Research, v. 33, n. 9, p. 1319-1329, 2003. DOI: https://doi.org/10.1016/S0008-8846(03)00060-7.

SIQUEIRA, F. B.; AMARAL, M. C.; BOU-ISSA, R. A.; HOLANDA, J. N. F. Influence of industrial solid waste addition on properties of soil-cement bricks. Cerâmica, v. 62, n. 363, p. 237-241, 2016. DOI: https://doi.org/10.1590/0366-69132016623631969.

VIEIRA, J. C.; MONTENEGRO, F. M.; LOPES, A. S.; PENA, R. S. Influência da adição de fécula de mandioca nas características do pão tipo chá. Boletim do Centro de Pesquisa de Processamento de Alimentos, v. 28, n. 1, p. 37-48, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.5380/cep.v28i1.17895.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id5237

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