A situação da pesquisa e desenvolvimento do geopolímero 2012

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1 A situação da pesquisa e desenvolvimento do geopolímero 2012 O Geopolymer Camp 2012 foi realizado nos dias 09 e 11 de julho de O professor Joseph Davidovits apresentou uma palestra sobre a situação do geopolímero em É um comentário sobre o que aconteceu na internet desde o último Geopolymer Camp.

2 O 4 º Geopolymer-Camp contou com aproximadamente 80 participantes. É uma apresentação da situação da pesquisa e desenvolvimento do geopolímero em 2012, isto é, o que aconteceu na Internet desde o último Geopolymer Camp. 3. Cimentos/concretos de geopolímero 4. Geopolímero e Arqueologia 1. Ciência do geopolímero É interessante acompanhar quanto tempo ele levou para surgir e para alcançar um nível de tecnologia científica mundial a partir de um projeto muito antigo que se iniciou aqui em Saint-Quentin há trinta e cinco ou quarenta anos atrás. Em nossa primeira Conferência de geopolímero em 1988, tínhamos dois, três ou quatro laboratórios participantes. Os encontros anteriores foram gravados. o vídeo do Geopolymer-Camp 2009 teve mais de 2750 acessos, o do Geopolymer-Camp 2010 mais de 880 e o Geopolymer-Camp 2011 mais de 500 acessos. A gravação se encontra na Internet e tem uma duração de cinquenta minutos, uma hora; dependendo do vídeo, e é sempre muito interessante. E esta é a Posição em A situação da pesquisa e desenvolvimento do geopolímero consiste de quatro partes: 1. Ciência do geopolímero 2. Tecnologias do geopolímero É claro que o número de pesquisadores tem uma relação com o número de publicações publicadas a cada ano. 47

3 No gráfico abaixo, temos as publicações listadas pela Science Direct e Springer Link com a palavra-chave geopolymer, e isso foi iniciado em 1991 gostaria de pensar que aquilo que foi publicado antes não foi passado aos computadores e foi em 1991 que meu primeiro artigo científico oficial, citado em todas as partes, foi publicado no Journal of Thermal Analysis. Levou alguns anos para começar e, agora encontrase em meio a um crescimento exponencial. A principal questão que eu gostaria de brevemente descrever nesta palestra é a oposição entre a terminologia geopolímero e a terminologia cimento. Por quê? A terminologia cimento, aplicada à química do Geopolímero, a partir de meu ponto de vista, é um obstáculo para o desenvolvimento de inovações em outro campo da aplicação. O livro que escrevi em 2008, está agora na terceira edição, lançada no ano passado. Um grupo começou resistente há dois anos; o Geopolymer Alliance na Austrália. O Geopolymer Alliance consiste de muitos participantes industriais, grandes empresas, dentre elas a Alcoa, a PHB Billiton, a Rio Tinto, Rocla e outras, sendo as universidades e fundações mantenedoras científicas as principais instituições científicas na Austrália. Uma não se encontra neste meio, é a Melbourne University. E a segunda edição foi traduzida para o Mandarim. Temos muitos laboratórios trabalhando na China. A seguir a capa do livro chinês. 48

4 Eles escreveram em seu site o seguinte:...davidovits desenvolveu a noção de um geopolímero (um polímero inorgânico Si/Al) para melhor explicar esses processos químicos e as propriedades dos materiais resultantes.... Para tanto é necessário uma grande mudança na perspectiva, longe da clássica química da hidratação cristalina da química do cimento convencional.... Até hoje esta mudança não é bem recebida pelos profissionais da área dos cimentos álcali-ativados que ainda tendem a explicar tal reação química na terminologia do cimento Portland. do cimento Portland comum e do geopolímero chamado de ativação alcalina. Eles apresentam a química molecular que estou publicando. As figuras abaixo ilustram como eles apresentam a química do geopolímero. Isso é bom, pois é uma cópia do que estou escrevendo em meus livros e na Internet; não tenho nenhum tipo de observação a fazer. Não sou contra quando alguém utiliza minha terminologia e meu trabalho descrevendo a química, desde que citem a fonte, a origem e quem afirma que os geopolímeros são regidos por esse tipo de química. Vou dar um exemplo que encontrei na Internet. É um curso sobre materiais de cimento para alunos de mestrado no qual você tem as descrições da química Após terem demonstrado a química molecular do geopolímero, eles cometeram um erro ao acrescentarem a fórmula utilizada pela indústria de cimento dizendo: O geopolímero é um gel denso que é chamado de Na-Si- Al-H. Por quê? Porque confiam 49

5 na formulação do cimento Portland. O objetivo ou o coração do cimento Portland é o C-S-H (silicato de cálcio hidratado). E afirmam que só substituindo o cálcio pelo sódio obtemos o Na-Si-Al-H (sílicoaluminato de sódio hidratado). Está errado. Não temos um hidrato; temos algo totalmente diferente. de hidróxidos, não temos hidratos, temos a rede, a estrutura molecular e, se compararmos o comportamento dos materiais do cimento Portland, veremos que muito do que é C-S-H não possui propriedade acima de 300ºC, explode, qualquer coisa que seja um geopolímero resiste à temperatura. Portanto, é muito importante utilizar a terminologia correta e é muito importante aprender a terminologia. Porém, especialistas do cimento são aqueles que, ao querer confrontar o geopolímero, relutam em voltar à escola. E eu lhes dou um exemplo do quão isto está errado, porque induz à informação errada, a ideia é tomada por certa, e bloqueia qualquer inovação. No ano passado, recebi a visita de uma empresa alemã que queria trabalhar com geopolímeros e seu cientista; um cientista de cimento, colocou-me a seguinte questão: "Professor, não estou entendendo. Sabemos que no Portland, o resultado final é C-S-H (Silicato de Cálcio Hidratado)e sabemos que o cimento Portland explode quando submetido ao calor. Ele não é resistente ao calor. Isso ocorre por conta de sua hidratação e hidratos. Então, não entendo por que o geopolímero que também é Na- Si-Al-H, por que um geopolímero, que também é um hidrato, não explode quando é submetido ao fogo e ao calor?" Respondi: bem, é sua terminologia que está errada. A terminologia do hidrato induz, em sua concepção, que isso vai explodir, assim como o cimento Portland. Ao passo que a estrutura completa do geopolímero é totalmente diferente. Temos grupos Dessa forma, temos a terminologia do geopolímero, a qual se baseia em várias unidades, e estamos acrescentando duas novas unidades de geopolímero. É isso que é publicado na Internet, o geopolímero é baseado em siloxo, polissiloxo, -Si-O-Si-O; sialato, 50

6 siloxo-sialato, dissiloxo-sialato e assim por diante, e estamos acrescentando algo novo, o primeiro, aluminofosfato, -Al-O-P-O- e poli(aluminofosfato), que é um geopolímero baseado em fosfato de alumínio. Vocês encontrarão a explanação no Capítulo 13, na terceira edição de meu livro. a substituição do Al ocorreu no máximo em 25% da estrutura completa. Se calcinarmos a ferro-caulinita a 750 C, conseguimos o que eu chamo de um ferro-metacaulim, Fe-MK-750, que é super-reativo com o óxido de ferro e com o óxido de alumínio. E isso leva a uma nova substância. O problema: a investigação científica desse material. Normalmente, para compreender a estrutura macromolecular, a estrutura do polímero das redes de geopolímeros, utilizamos espectroscopia magnética nuclear. Aqui, com o material de ferro-sialato é impossível, porque a presença de ferro impede o uso da RMN. Assim, nós temos a mudança para outro sistema, outro método que não é muito conhecido, mais complicado, que é a espectroscopia de Mössbauer. Na figura acima temos uma linda estrutura macromolecular. Assim como os geopolímeros, esses são materiais comuns que são conhecidos como materiais minerais. Temos o AlPO 4 chamado de berlinita, e isto é a estrutura que conseguimos em temperatura baixa e ambiente, é uma sucessão, é uma cadeia espiral que é exatamente isoestrutural ao quartzo, um P-O-Al-O-P-O-Al, sem nenhum silício, e é uma rede tridimensional de cadeia espiral helicoidal, e quando é aquecida acima de 900 C transforma-se na estrutura da tridimita/cristobalita, que é muito, muito precisa, são cadeias de poli(aluminofosfato). Fizemos isso, funciona e proporciona materiais e aplicações maravilhosas. Há diversos grupos trabalhando neste material. Com a espectroscopia de Mössbauer nós seguimos a transformação de ferro-caulinita em Fe-metacaulinita (Fe-MK-750). A segunda unidade é o que eu chamo de ferro-sialato, Fe-O-Si-O-Al, poli(ferro-sialato), a substituição do átomo de Al por átomo de Fe. Na figura a seguir temos a estrutura química da caulinita, com cadeia polissiloxo e grupos ramificados de alumínio e ferrocaulinita possui, em vez do Al, um átomo de Fe, 51

7 Isto é o que conseguimos, a medida do que é chamado de QS, desdobramento quadrupolar. Isto é a ferro-caulinita a 400ºC; temos um aumento do QS que é mensurado em milímetros por segundo e, em seguida, até 900 C, é onde conseguimos este novo grupo (figura abaixo). E o geopolímero que é policondensado é formado de uma estrutura que contém isto é uma estrutura muito simplificada o Al, ou ligação sialato, e a ligação de Fe. 2. Tecnologias do geopolímero Agora, vamos ver, na íntegra, novos aperfeiçoamentos em Tecnologias do geopolímero. The Journal of Pharmaceutical Sciences publicou o artigo Influence of Drug Distribution and Solubility on Release from Geopolymer Pellets A Finite Element Method Study. É um grupo conduzido pelo Professor Engqvist na Uppsala University na Suécia; e eles criaram uma empresa chamada Orexo AB. O espectro de Mössbauer para o geopolímero ferrosialato é parecido com este. É difícil interpretar, é difícil acompanhar, este é simplificado e é onde procuramos para detectar o grupo Fe=O-Si-O- e a unidade. Qual é o objetivo aqui? Eles estão pegando o MK- 750, sistema geopolimérico à base de metacaulim, estão adicionando na mistura a molécula reativa orgânica que constitui a droga. Eles endurecem e fabricam alguns comprimidos, pílulas que contêm drogas muito importantes usadas para o tratamento de doenças causadoras de dores muito prolongadas. O problema é o seguinte, um geopolímero possui a seguinte propriedade: é resistente a ácidos e microporoso; assim, quando ingerido, ao chegar ao estômago, não é destruído pelo ácido estomacal e libera vagarosamente a droga. Então, eles têm à disposição uma pílula, uma droga, que pode liberar por um longo período de tempo, pode ser um dia, dois dias ou três dias - é o que eles estão estudando - drogas que são vitais a fim de curar pessoas com dores muito fortes. 52

8 O texto a seguir faz parte do artigo. Eles têm diversos artigos: Os parâmetros tais como tamanho do comprimido e composição podem, no final, ser ajustados para obter uma microestrutura ideal e a condição química para uma liberação segura e oportuna a partir de comprimidos de geopolímero em administração oral de drogas altamente potentes (opioides e semelhantes). E eu lhes mostro, quando forem ao site, um vídeo maravilhoso do que eles estão fazendo. Vejamos as patentes. Há muitas patentes. Esta é de uma empresa que conhecemos muito bem, Pyromeral. O título da patente: Matrix based on nanocrystalline cristobalite for a thermostructural fibrous composite material. E o resumo: A invenção se refere a uma matriz para materiais compósitos fibrosos termoestruturais obtidos pela síntese do geopolímero baseado na cristobalita nanocristalizada... A cristobalita nanocristalina resulta da cristalização de micelas geopoliméricas... por um tratamento térmico em uma temperatura... entre 600º C e 800º C

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11 Há outra patente que trata de compósitos, materiais compósitos de geopolímero. Esta é um pouco diferente. O título: A heated mould for moulding polymeric composite. Esta tecnologia foi apresentada nos EUA ano passado no SAMPE O SAMPE é uma conferência e exposição muito conhecida no campo de aplicações de alta tecnologia. Significa: Society for the Advancement of Material and Process Engineering. Na imagem a seguir temos uma ferramenta de compósito geopolimérico, aquecido eletricamente, 15 metros de comprimento. Portanto, vemos que isto não é algo pequeno e é algo que requer muita habilidade para que seja alcançado. E o artigo intitulado: Ellectrically-Heated Ceramic Composite Tooling for Out-of-Autoclave Manufacturing of Large Composite Structures. Eles estão lidando aqui com a fabricação de asas que estão nos moinhos de usinas eólicas. 56

12 Na imagem anterior temos uma asa que foi fabricada em sistema orgânico polimérico. Ela foi moldada em um molde. Outra patente de uma empresa dos EUA trata de diferentes assuntos. capturar, reciclar e reutilizar toneladas de resíduos gerados no processo de fabricação. A lã de rocha é feita de várias rochas, como o basalto, calcário e escória de ferro. As rochas são fundidas em um forno para formar uma lava que pode ser transformada em fibras gerando 450 kg de resíduos para uma tonelada de material fabricado. O projeto de $1,714 milhões usa um geopolímero para ligar os resíduos. O geopolímero foi desenvolvido com a assistência do fabricante de produtos químicos, PQ na Austrália. Aqui estamos em revestimentos e tintas. O título Geopolymer and epoxy simultaneous interpenetrating polymer network composition, and methods for the same related applications. O resumo: Uma interpenetração simultânea da rede polimérica a composição de geopolímero e epóxi, constituído de duas partes: a primeira parte, um agente de cura epóxi à base de água, uma fonte de aluminossilicato, uma sílica amorfa e a segunda parte, uma resina epóxi e uma solução de silicato alcalino. Os dois componentes são misturados para produzir uma composição SIN-GE isto é um epóxi geopolimérico sintético composição que cura em temperatura ambiente. E os compostos podem ser usados como revestimentos, adesivos, argamassas, materiais de fundição e afins. Uma utilização muito interessante do estado de Victoria na Austrália, Sustainability Victoria, intitulado Rockwool Waste Briquette plant. O que é isto? Único fabricante australiano de material de isolamento de lã de rocha tem encontrado uma maneira de O primeiro deste tipo no mundo, a fábrica entrou em operação em março de Utilizando sua própria técnica de geopolímero, os resíduos são unidos e formam placas pequenas de 100 mm x 90 mm x 60 mm. Os briquetes alimentam o forno e se transformam em fibras para o material de isolamento de lã de rocha. Quer dizer, o geopolímero é utilizado para fabricar fibras e se transforma em fibras, na mistura, porque ele possui a mesma composição que o basalto original e assim por diante que são usados para fabricar a lã de rocha. Outra aplicação comercial é a produção de fachadas, elemento feito de alumínio que contém um núcleo em geopolímero. O geopolímero que certifica um novo padrão em material para fachada corta-fogo. 57

13 É vendido na Austrália no extremo sudeste, mas sei que a fábrica, a construtora, fica na China. O texto francês é muito interessante. Em uma página, vêem-se três mulheres levantando ambos os braços acima da cabeça com cartazes em que se lê À bas le ménage, fini l esclavage! Abaixo o trabalho doméstico, fim da escravidão! Joints propers pour tous! Rejuntes limpos para todo mundo. "Geopolímero para sempre." Obrigado, BASF, pela vantajosa promoção. Outro uso interessante que também mencionei no ano passado é o seguinte: a empresa química mundial BASF lançou um produto de geopolímero. Este é o resumo de nosso site: A empresa química alemã, BASF, lançou uma argamassa mista de geopolímero, PCI Geofug, para o público em geral. A empresa está apresentando o produto em várias feiras e exposições internacionais. Eles começaram na Alemanha, depois, no Reino Unido e, atualmente, em Paris na Feira Batimat em novembro de Eles mencionam a tecnologia do geopolímero. Temos em Praga, na República Tcheca, com a Empresa Vodni Sklo; Vodni é água, Sklo é vidro. É o primeiro geopolímero produzido por uma empresa que fabrica solução de silicato. Desil Al, um ligante geopolimérico, é uma solução coloidal, cuja estrutura é muito similar às estruturas zeolíticas, estas são as estruturas do geopolímero. 58

14 National Metallurgical Laboratory, Tata Steel e diz: um processo livre de cimento; usa processo de geopolimerização ecologicamente correto. 3. Cimentos e concretos geopoliméricos Recebi um em que se lia: Caro Professor Davidovits, eu gostaria de compartilhar o sucesso comercial de nossa tecnologia de geopolímero para pisos e blocos para pavimentação a partir da combinação de escória de aço, cinzas volantes e escória granulada de alto-forno. A tecnologia foi desenvolvida, transferida e a produção comercial iniciada... foram produzidos cerca de 0,5 milhão de tijolos e conquistou o primeiro pedido de compra de US$ e fornecimento....finalmente nós estamos planejando ter 10 instalações comerciais na Índia nos próximos 5 anos... Dr. Sanjay Kumar, principal pesquisador científico - Resource, Energy & Environment, National Metallurgical Laboratory, Council of Scientific & Industrial Research, Jamshedpur , Índia. Agora, cheguei a uma questão muito importante. Lembram que em 1992, no Rio de Janeiro, tivemos a Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento, a ECO-92. Todos estavam entusiasmados; todos queriam trabalhar em campo. E tivemos em 2012, no Rio de Janeiro, a Conferência das Nações Unidas sobre o Desenvolvimento Sustentável, a Rio+20, e todos sabemos que falhamos. Em 1992, eu comecei meu estudo sobre a emissão de CO 2 no cimento geopolímero em comparação ao cimento Portland e previ a evolução das emissões mundiais do cimento Portland e isto é o que previ e também é o que aconteceu. Sanjay Kumar visitou-nos em Saint-Quentin em 2005, e participou de nossa conferência de geopolímero no mesmo ano. Ele começou a trabalhar com este tipo de aplicação e isto mostra onde eles estão agora. Demorou sete anos, mas isto é um sucesso para eles. A seguir o folheto deles Paving Tiles from Steel Slag - CSIR 59

15 Isso não é um problema para a produção europeia, dos Estados Unidos e da Itália; os índices ainda são pequenos, não estão crescendo, de fato, eles diminuíram a emissão de CO 2. O problema é a China e a Índia, que também estão crescendo. Em 1992, eu também previ que toda a produção de CO 2 derivada do cimento iria emitir tanto CO 2 em 2015 quanto a União Europeia. A produção do cimento Portland é uma das principais poluidoras de CO 2 do mundo. Se olharmos para as emissões de CO 2 do mundo de 1992 a 2012, isto é o que temos. pouco, a China multiplicou-a por quatro e os outros, aumentaram mais de 15%. Então, pensei que poderíamos ajudar; que poderíamos propor um sistema, o que era minha esperança, mas, na verdade, falhamos. No entanto, algumas instituições têm tentado compreender e focar nos custos e nas emissões de carbono para aglutinantes de geopolímero em comparação ao cimento Portland comum; tentam exatamente encontrar qual é a diferença em termos de contribuição eco-ambiental. Este é um trabalho que foi publicado em 2011 por um grupo da Universidade da Austrália, Curtin e Queensland, que diz análise do custo do ciclo de vida e os impactos do carbono do cimento Portland comum (OPC) e geopolímero num contexto australiano, com uma identificação de alguns desafios chaves para o desenvolvimento do geopolímero. Tivemos um acréscimo de 50% nas emissões de CO 2. É claro que a União Europeia diminuiu essa emissão, os Estados Unidos aumentaram-na um A conclusão deles: Para o típico geopolímero australiano, há uma melhoria estimada de 44% a 64% na emissão de CO 2 sobre o cimento Portland comum, enquanto os custos desses geopolímeros podem ser até duas vezes mais elevados do que o cimento Portland comum. Contudo, esses benefícios só são concebíveis 60

16 quando há a fonte mais adequada de matéria-prima e menor custo de transporte. mencionar algo incomum e pegar algumas referências para trabalhar nossa reunião no campo da tecnologia antiga. Por quê? Porque temos um ótimo trabalho de Tomas Hanzlicek sobre cimentos pré-portland e geopolímeros. Isto é óbvio para a Austrália, mas também o é para outros países. Este artigo apresenta o contexto histórico da tecnologia do século XX de geopolímeros à luz de uma pesquisa literária dos séculos XV a XIX e fornece uma hipótese sobre por que esse conhecimento histórico foi esquecido quando o cimento Portland surgiu. A ampla gama de potenciais fontes de matériaprima leva a uma vasta gama de potenciais impactos: comparados ao cimento Portland comum, as emissões a partir do cimento geopolímero podem ser 97% menores se utilizarmos somente os resíduos, não emitiremos nenhum CO 2 até 14% superiores", dependendo. Cada aplicação para geopolímeros, portanto, precisa ser avaliada para seu local específico, visto que o impacto do local, especialmente, sobre a sustentabilidade é um dos fatores determinantes. O impacto do local. Para compreender os parâmetros básicos que governam esta questão, agora vou (Na primeira metade do século XIX)... nós realmente estamos lidando com um círculo pequeno ou muito pequeno de especialistas; principalmente formados em escolas militares e consequentemente guardando certos segredos ou conhecimento específico como parte de assuntos importantes de Estado. 61

17 Bem, isso me lembra de algo: temos exatamente a mesma experiência hoje com a tecnologia do cimento geopolimérico. Temos grupos pequenos que mantêm algum segredo, que não comunicam aos outros, que não mencionam, não utilizam a terminologia apropriada para manter algum segredo. É exatamente o que nós experimentamos ou eles experimentaram nos séculos XVIII e XIX. É o que temos. Porém, eles dizem: O principal obstáculo: Nem mesmo os especialistas foram capazes de dizer se o material local irá servir para as construções ou não os métodos físicos de classificação não foram suficientes, bem como o comportamento químico(...) Isso foi há duzentos anos; agora somos diferentes, mas o comportamento é o mesmo. Assim, mantemos o conhecimento que conseguimos a partir de nossa investigação científica. geopolimérico, eu estava pronto para responder à questão: como podemos ter certeza de que produziremos um cimento geopolimérico em todo o mundo? Eu disse: sem problema, temos tantas possibilidades, há tantos materiais formadores de rochas que serão adequados para o cimento geopolimérico; será muito fácil. Não é. Porque a transferência de tecnologia, a transferência de conhecimento não é tão fácil. Temos algumas pessoas, como eu e outros. Temos o conhecimento, e isso é tudo. Então, isso é muito complicado, quer dizer, para enfrentar essa questão, estabelecemos padrões para a economia global. Em meu livro, temos, por exemplo, para o cimento, uma lista de várias matérias-primas. Todos são peixes grandes para publicar: bem, eu produzi o cimento geopolímero com este tipo de resíduo ou com este tipo de material... e assim por diante. Esta não é maneira de promover o sistema, se quisermos salvar o mundo; se não quisermos, tudo bem. Desse modo, estabeleci padrões para a economia global e estou propondo, a partir de meu ponto de vista, que devemos ter no máximo dois processos geopoliméricos fáceis de utilizar. "A incerteza dos resultados, a necessidade do permanente estudo do material local utilizado para a construção, a busca de proporções adequadas e a tecnologia foram os principais motivos do declínio das combinações cal/argila o que era utilizado naquele tempo, quando o cimento Portland surgiu. Tudo parece ser mais sofisticado do que o simples uso do cimento Portland padrão em uma mistura com seixos e água. Então, quando iniciei e desenvolvi um cimento O primeiro que se baseia em cinzas volantes. Explicarei depois. O segundo se baseia em ferrossialato e, evidentemente, precisamos de um 62

18 endurecedor industrial com base na geologia. Vejamos, temos um análogo para os resíduos de vocês cinzas volantes segundo, geologia. O primeiro critério é fácil de usar. O que isto significa? Em química, conhecemos os sinais de corrosivos e irritantes. O material corrosivo utiliza sistemas hostis. O material irritante utiliza sistemas mais favoráveis. Se quisermos saber qual é hostil e qual é mais favorável, vejamos a tabela. Na coluna hostil, temos óxido de cálcio (cal virgem), NaOH, KOH; metassilicato de sódio, SiO 2 :Na 2 O=1; qualquer silicato solúvel com uma razão molar SiO 2 :M 2 O<1,45. E, em seguida, o mais favorável: cal hidratada, cimento Portland, escória de ferro, pasta solúvel que possui uma razão molar entre 1,25 e 1,45, a qual contém caulim, porque o caulim é um material de proteção e, é claro, qualquer silicato solúvel com uma razão molar SiO 2 :M 2 O>1,45. Isto é muito sério e está bem explicado em um capítulo do meu livro Geopolymer Chemistry & Applications. Agora vamos voltar aos padrões. 1. Cimento geopolimérico de (Na, K, Ca) à base de fly ash. Eu sempre fui cético em relação ao fly ash e comecei a estudá-lo somente em 2005; praticamente 20 anos após o cimento geopolimérico. Tínhamos um projeto europeu em que estava envolvido e comecei a dar mais importância para isso. Para mim, o fly ash não era um material relevante em termos de cimento geopolimérico. Apesar disso, publiquei em 1994, em uma revista científica americana, World Resource Review, sob o título de Global warming impact on the cement and aggregates industries. O desenvolvimento do terceiro mundo significa a implementação do uso de eletricidade e infraestruturas de construção e casas; em resumo eletricidade e concreto. O subproduto da produção de eletricidade com a queima do carvão é o fly ash. O passo inovador seria produzir eletricidade e cimento com baixas emissões de CO 2 (cimento geopolimérico) e, na mesma usina, pela adaptação e implementação da produção de cinzas volantes em matéria-prima geopolímérica, sem qualquer emissão suplementar de CO 2 químico. Isto é o que eu conjeturava, como eu observava, seria uma grande invenção, desde que as concessionárias das usinas elétricas também tentassem resolver o problema, apenas mudando a maneira como empregam seu carvão, a maneira como eles queimam e assim por diante. Eu sei que isso é praticável. Mas, naquele momento, todos diziam: bem, o carvão está emitindo muito CO 2, então, normalmente o uso do carvão para produzir eletricidade deve recuar. Dessa forma, 63

19 eu não me interessava pelo trabalho com cinzas volantes. Eu estava errado. volantes de carvão, assim chamado, geopolímero, estão, de fato, fazendo ativação alcalina de cinzas volantes. Agora, vamos comparar a ativação alcalina de cinzas volantes com o verdadeiro geopolímero de cinzas volantes: Método convencional (ativação alcalina) O problema é o seguinte: as fontes de energia do mundo. Observe no gráfico acima: o petróleo recuou, o carvão recuou no início, mas depois, agora, ele está crescendo a uma taxa de 25% em uma década, desde E a tendência continuará, e isso é devido aos países que formam o BRICS. Brasil, Rússia, Índia, China, Africa do Sul. Portanto, o carvão, para produzir energia está se tornando importante, quer dizer, as cinzas volantes são importantes. E a maioria dos estudos que são feitos, na Índia, por exemplo, sobre o concreto geopolimérico, se baseiam em cinzas volantes. Temos de confrontar a geopolimerização de cinzas volantes de carvão, mas não a 60ºC, não a 80 C e assim por diante. Isso deve ser um cimento. Para mim, um cimento é algo que endurece em temperatura ambiente, caso contrário é algo diferente, é uma pasta ou é uma resina, mas não é um cimento. Qualquer sistema que é desenvolvido, que requer temperatura, não é. Bem, você pode dizer tudo bem, para pré-moldado. Ótimo, mas não é o que estamos procurando. Nós queremos alcançar a produção em massa, lembra-se? Queremos salvar o planeta. A maioria daqueles que estão estudando cinzas Significa a dissolução de cinzas volantes; este é o objetivo principal, temos de dissolver as cinzas volantes para conseguir os cátions de Si e de Al na mistura para que eles possam policondensar e produzir geopolímeros, assim obtemos as zeólitas. Nós usamos soda cáustica concentrada, ou soluções de silicato de sódio muito fortes, com um alto grau de alcalinidade (0,3-0,4 L/kg, NaOH 12M, ou silicato de sódio com SiO 2 :Na 2 O < 1,4), cura a 80 C. Este é um sistema hostil ao usuário. Mais de 50 a 60% dos artigos que lidam com os chamados geopolímeros de fly ash estão propondo um sistema hostil ao usuário, e isso está errado. Método geopolimérico Endurecimento em temperatura ambiente, envolve a policondensação, usamos o fly ash, uma solução de silicato, eu prefiro o de potássio (SiO 2 :K 2 O > 1,4), usamos a escória de alto-forno como precursor geopolimérico e água. 64

20 Este é um sistema favorável ao usuário. Isto é um cimento. Se compararmos a resistência à compressão no gráfico abaixo, o fly ash álcali-ativado em azul claro e o geopolímero de fly ash em azul escuro para 5 diferentes tipos de fly ash. O geopolímero é sempre superior na resistência. Temos quatro que experimentaram flash-set, porque eles são classe C, tem muito cálcio, um excesso de cálcio, e não podem ser usados em nosso sistema; todos os outros apresentaram resistência média a muito alta. 2. Cimento geopolimérico de (Na, K, Ca) à base de ferro-sialato O segundo sistema se baseia na geologia e, evidentemente, deve ser uma geologia que também esteja disponível em todos os lugares do mundo, de outra maneira, não teria sentindo, se só tivéssemos isso em uma parte remota das não sei Ilhas Canárias, por exemplo, não significaria nada. Portanto, é o cimento geopolimérico com base no ferrossialato que estou promovendo industrialmente e que se baseia em uma nova patente chamada de Geopolymer cement of the calcium ferroaluminosilicate polymer type and production process. Abaixo estão 15 tipos de fly ash de nosso programa europeu GEOASH: O resumo:... ligante ou cimento de geopolimérico do tipo ferro-aluminossilicato [-Fe-O-Si-O-Al-O-],...com alguns átomos de Al substituídos por átomos de Fe, o conjunto satisfaz a seguinte fórmula bruta: (Ca,Na,K).(Fe-O-) x.(si-o-al-o-) 1-x.(Si-O) y Com x < 0,5 e 0<y<25. Este ligante ou cimento 65

21 geopolimérico é o resultado da geopolimerização do tipo geopolímero de Ca com ferro-metacaulim Fe-MK-750. Isto quer dizer que temos a geopolimerização regular baseada na escória dentro do sistema com ferro-metacaulim - Fe-MK750. Nós obtemos o que eu chamo de cimento geopolimérico à base de ferrossialato, é claro que contém ferro, uma quantidade grande de ferro. E pelo fato de conter uma grande quantidade de ferro, ele é vermelho. Bem, o vermelho é feio? Os tijolos são feios? Eu acho que os tijolos vermelhos são melhores dos que os de cimento Portland, um cinza escuro feio. Então, isso não é um obstáculo, ao contrário. Isso não é teoria, é prática. Está em desenvolvimento pela empresa Banah UK, na Irlanda do Norte. O que temos aqui é muito próxima a bem conhecida Calçada dos Gigantes, Calçada dos Gigantes basáltica, e Andrew McIntosh fará uma apresentação amanhã sobre o material. O que é interessante com esse sistema é que o encontramos praticamente no mundo todo. Deve haver alguns ajustes, os mesmos do cimento Portland. As pessoas que fabricam o cimento Portland precisam de pedra calcária, um carbonato de cálcio específico e, se não tiverem, eles conseguem obter a fórmula correta adicionando no sistema, mas com base na geologia local, e nós também espero podemos fazer isso em todas as partes do mundo, desde que as pessoas trabalhem conosco. Mas, a partir de um ponto de vista puramente geológico, este é um material que podemos conseguir praticamente em todos os lugares, um material que não foi utilizado até agora por diversas razões. 3. Endurecedor industrial baseado na geologia O terceiro elemento é o endurecedor industrial em forma de pó, com base na geologia. Ele tem de ser um pó para a utilização mais favorável, com uma relação molar SiO 2 :Na 2 O>1,45, na maioria, deve ser inferior. Não quero uma mistura feita de silicato em pó, o qual possui uma relação inferior, eu quero flocos. Nós encontramos na literatura diversos artigos que dizem: Eu inventei uma mistura seca para cimento geopolimérico, e quando você olha, é um hidróxido de potássio ou sódio em escamas moído com metassilicato e assim por diante. Isto é um sistema hostil ao usuário. Eu quero inovação. 66

22 Estou apresentando aqui um trecho de minha palestra sobre esse assunto, em É uma palestra curta: Nós discutiremos aqui os problemas práticos que estão ligados com a produção em massa do cimento geopolimérico. Você se lembra que nós dissemos que tínhamos duas questões-chave para enfrentar o problema da produção em massa, milhões de toneladas: 1) Volume de material sílico-aluminato Rochas Resíduos de carvão Fly ash Então, nós fabricamos o basalto a 1200 C, 1250ºC ou 1300 C do mesmo modo de fabricação do silicato que estamos acostumados pelo método do forno. Nós não mudamos nada. Somente a matéria-prima é diferente. A resistência aos 28 dias depende da matéria-prima geológica que usamos para fazer esse basalto. São matérias-primas geológicas que contêm naturalmente uma quantidade muito grande de potássio. São tufos vulcânicos que têm até 10% em peso de K 2 O além de uma quantidade de Na 2 O também. Então nós selecionamos a geologia para obter o máximo de potássio em nosso sistema. E, alcançamos em 8 dias 30 MPa para o LA01 - este é um tufo vulcânico do norte de Roma na Itália, ao passo que o GC05 é um tufo vulcânico proveniente das Ilhas Canárias, temos em 5 dias 30 MPa e maior que 45 em 30 dias. Então este é um bom material. 2) Sistema de silicato alcalino A maior parte do material de sílico-aluminato é fácil de obter, mas o sistema de silicato alcalino não é fácil de obter. Temos que fazer um sistema em pó que irá fornecer na mistura um ph baixo, um sistema favorável ao usuário. Eu não quero um sistema em pó que seja feito de NaOH triturado ou metassilicato, RM 1 para 1. Eu quero algo que tenha uma razão molar de 1,4 ou 1,5. O sistema no qual nós temos experiência que chamei de basalto artificial, que pode ser uma escória alcalina ao invés de uma escória de cálcio. A escória alcalina de um ponto de vista geológico é o basalto. Isto está no Capítulo 24 de meu livro e algumas imagens são bem explicativas. Como fabricar? Na figura a seguir temos ilustrado o processo de fabricação. Aqui fabricamos o vidro, o basalto, pegamos o tufo vulcânico, adicionamos aditivos (cálcio, potássio, sódio) a fim de obter a fórmula correta que queremos. Nós trituramos, vitrificamos, resfriamos e temos o silicato alcalino, e trituramos. E uma vez que precisamos de aquecimento aqui, por que não pegar o calor para 67

23 calcinar o caulim para metacaulim? Isto é apenas uma sugestão, não é obrigatório. 4. Geopolímero e arqueologia Acredito que alguns de vocês conhecem meu último livro, Why the Pharaohs built the pyramids with fake stones. Esta é uma teoria que é amparada por muitas Instituições no mundo. Você viu que é praticamente o mesmo processo de fabricação do silicato que fazemos atualmente, mudamos somente as matérias-primas, e as quantidades são totalmente diferentes. Este foi um trabalho que fizemos em 1995, Nossos amigos em Melbourne estão tentando confrontá-lo e estão propondo algo diferente que leva Albita, que é um aluminossilicato de sódio, e eles adicionam NaOH a 1000ºC e também conseguem 44 ou 42 MPa no final. O último artigo foi publicado em 2011: Were the casing stones of Senefru s Bent Pyramid in Dahshour cast or carved? Multinuclear NMR evidence, por Mackenzie et al. 68

24 Eles estudaram as pedras de revestimento da pirâmide curvada. E o que nós temos, é o que eles têm. Abaixo imagens da pirâmide curvada, que observamos mais de perto e podemos ver os revestimentos, os blocos enormes. Um trecho do artigo: Uma comparação foi feita dos espectros de RMN-RAM do 29 Si, 27 Al e 43 Ca da pedra de revestimento externa da pirâmide curvada de Snefru em Dahshour, Egito com duas pedras calcárias de pedreiras da região. Os resultados de RMN sugeriram que as pedras de revestimento consistiam de grãos de calcário da pedreira de Tura - por isso temos pedras calcárias naturais - cimentadas com um gel de silicato de cálcio amorfo formado pela intervenção humana, pela adição de sílica natural reativa (terra diatomácea da região de Fayium?). Nossos projetos de tecnologia não classificada no Egito estão em standby, devido à situação política. Estamos estudando cerâmicas (azulejos de faiança em baixa temperatura) que são de a.c.; 69

25 cimentos, cimento impermeável, que são usados para cisternas (1.380 a.c.); colossos (Colossos de Mêmnon a.c.) e pedras megalíticas. 70