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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40388| Título: | Compósito cimentício com biochar de resíduos agrícolas: microestruturas, desempenho mecânico e emissões de carbono |
| Título(s) alternativo(s): | Cementitious composite with biochar from agricultural residues: microstructures, mechanical performance and carbon emissions |
| Autor(es): | Martins, Ana Carolina Cantarim |
| Orientador(es): | Lied, Eduardo Borges |
| Palavras-chave: | Cimento Materiais compostos Biomassa - Aplicações industriais Gases do efeito estufa Sequestro de carbono Indústria de construção civil Construção sustentável Cement Composite materials Biomass - Industrial applications Greenhouse gases Carbon sequestration Construction industry Sustainable construction Biochar |
| Data do documento: | 26-Mar-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MARTINS, Ana Carolina Cantarim. Compósito cimentício com biochar de resíduos agrícolas: microestruturas, desempenho mecânico e emissões de carbono. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026. |
| Resumo: | O biochar é um subproduto industrial que, após tratamento térmico por pirólise, resulta em um material composto principalmente por carbono sólido. Ele apresenta potencial de uso como regulador químico e como agente de captura de carbono para reduzir emissões em compósitos cimentícios. Mostra-se como uma alternativa promissora para diminuir a pegada de carbono da indústria do cimento. Neste trabalho, foi avaliado o desempenho do biochar em compósitos cimentícios, com substituição parcial do cimento Portland em teores de 1%, 2% e 3% em massa. Para isso, foram produzidas pastas de cimento com relação água/cimento de 0,5, avaliadas nos estados fresco e endurecido. No estado fresco, foram determinados a massa específica, o teor de ar incorporado, o mini-slump e a cinética de hidratação (avaliada por calorimetria isotérmica até 48 horas). Já no estado endurecido, foram realizados ensaios de resistência à compressão e à flexão aos 28 dias, além da determinação da massa específica, índice de vazios, MEV, DRX, FTIR e TG. No estado fresco, a amostra com 3% de biochar apresentou 13,03% maior trabalhabilidade e um aumento de até 77,9% no período de indução em comparação com a série de referência. No estado endurecido, a amostra com 2% de biochar apresentou um aumento de 215,1% no teor de ar incorporado em relação à série de referência. Quanto à captura de carbono, as amostras com biochar apresentaram, em média, 9,77% maior absorção em comparação com a série de referência, enquanto a série com 1% de biochar apresentou 11,01% a mais de captura. Essa metodologia simples, baseada na substituição parcial do cimento por biochar, destaca o potencial do uso desse material para promover uma indústria do cimento com menor pegada de carbono. Trata-se de uma abordagem que não exige mudanças industriais significativas na linha de produção atual da construção civil, mostrando-se uma alternativa viável para aplicação industrial a curto prazo. |
| Abstract: | Biochar is an industrial byproduct that, after thermal treatment through pyrolysis, results in a material primarily composed of solid carbon. It has potential for use as a chemical regulator and as a carbon uptake to reduce emissions in cementitious composites. It presents itself as a potential alternative for reducing the carbon footprint of the cement industry. In this manuscript was evaluated the performance of biochar in cementitious composites in partial substitution cement Portland in levels of 1, 2 and 3% in weight. For this, cement pastes with a water/cement ratio of 0.5 were produced and tested fresh and hardened state. Specific gravity, trapped air, mini-slump and hydration kinetics (evaluated by isothermal calorimetry up to 48h) of the pastes were determined in the fresh state. Thus, in the hardened state, the compressive and flexural strength tests at 28 days, specific gravity, void ratio, MEV, DRX, FTIR and TG were carried out. In the fresh state, the sample with 3% biochar showed 13.03% higher workability and an increase of up to 77.9% in the induction period compared to the reference series. In the hardened state, the sample with 2% biochar achieved a 215.1% higher rate of entrapped air compared to the reference series. Regarding carbon uptake, the biochar samples showed an average of 9.77% more uptake than the reference series, while the 1% biochar series showed 11.01% more uptake than the reference series. This simple methodology, replacing cement with biochar, highlights the potential of using biochar to promote a cement industry with a lower carbon footprint. It employs a simple methodology that does not require significant industrial changes to the current production line of the construction industry, proving itself as an alternative for short-term industrial application. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40388 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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