Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-11T11:13:50Z No. of bitstreams: 1 pedrolinojonecoutinho.pdf: 1490441 bytes, checksum: 2d30a406bff1dc2da6123c10c2e44617 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:04:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrolinojonecoutinho.pdf: 1490441 bytes, checksum: 2d30a406bff1dc2da6123c10c2e44617 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedrolinojonecoutinho.pdf: 1490441 bytes, checksum: 2d30a406bff1dc2da6123c10c2e44617 (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / Atualmente, um dos mais graves problemas relacionado com a poluição ambiental é a contaminação da água, principalmente, devido ao descarte inadequado de resíduos industriais e agrícolas. Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a remoção de Al3+ em meio aquoso por adsorção em casca de arroz in natura e cascas de arroz modificadas quimicamente. Para tal foram realizados experimentos em escala laboratorial e em batelada verificando-se a remoção da concentração de alumínio quando em contato com o biossorvente até atingir-se o tempo de equilíbrio. Foram utilizados três tipos de biosorventes: casca de arroz in natura (CN) e cascas modificadas quimicamente com solução ácida (CTA) e solução básica (CTB), a fim de avaliar qual delas proporciona a melhor adsorção do alumínio solúvel. Foram realizados três planejamentos estatísticos de experimento fatoriais 33 Box-Behnken para a otimização das condições de modo a encontrar a melhor resposta para a adsorção do alumínio em sistema de batelada. As condições ótimas encontradas através do planejamento para CTB, que teve melhor resposta de adsorção do metal, com uma recuperação de 97,60 % foram: (X1) massa 0,1500 g; (X2) volume 7,5 mL e (X3) tempo de contato solução de alumínio e o biossorvente de 5 horas. Durante a execução do planejamento de experimento fatorial 33 Box-Behken foi mantido em comum o pH 5,0 e a concentração do Al3+ em 30,0 mg L-1. A técnica analítica utilizada para quantificação do metal na solução após a adsorção foi à espectrometria de absorção atômica com chama (F AAS). Encontradas as condições ótimas prosseguiu-se com os demais estudos, a exemplo do estudo de efeito de pH considerando a faixa de 4,0 a 6,0 e estudos de isotermas de adsorção adotando os modelos de Langmuir e Freundlich. O melhor pH para adsorção do Al3+ foi 5,0 sendo que acima deste valor ocorrem perdas por precipitação em forma de hidróxido. Essas perdas devem ser levadas em consideração durante os cálculos após a sua adsorção. O modelo de Langmuir, foi o que teve valores de coeficientes de determinação (R2) altos e relativamente próximo de 1, apresentando desse modo o devido ajuste das isotermas linearizadas, comparativamente ao modelo de Freundlich que apresentou coeficientes de determinação inferiores. Desse modo o biossorvente usado neste trabalho mostrou-se eficiente na remoção do alumínio, tanto na forma modificada CTB assim como na forma CN, em detrimento da forma modificada CTA que apresentou sempre baixas capacidades adsortivas de Al3+, nas condições estabelecidas e consideradas ótimas neste trabalho. / Nowadays, one of the most serious problems related to environmental pollution is the contamination of water, mainly, through improper discard of industrial and agricultural waste. Thus, the main objective of the present study is to evaluate the removal of Al3+ in aqueous environment by adsorption on raw rice husk and chemically modified rice husks. For this purpose experiments were performed on a laboratory scale batch and was seen that actually occur a removing of aluminum concentration when it is in contact with the biosorbent until to be achieved an balance adsorption time. Three types of biosorbents were used: raw rice husk (R-RH), and chemically modified rice husk with an acid (CM-RHA) and basic solution (CM-RHB) in order to evaluate which one has the best adsorption of soluble aluminum. Three statistical 33 Box-Behnken experiment designs were performed to optimize the conditions in order to find the best answer for aluminum adsorption in batch system. The optimum conditions found for CM-RHB, which had better metal adsorption response, with a recovery about 97.60% were: (X1) mass 0.1500 g; (X2) volume 7.5 mL and (X3) contact time between the aluminum solution and biosorbent which is about 5 hours. During the execution of factorial experiment design 33 Box-Behnken was kept in common, the value of pH (pH ~ 5) and the concentration of Al3+ 30,0 mg L-1. The flame atomic absorption spectrometric (F AAS), was used to quantify the metal in solution after its adsorption. Found the optimal conditions, were carried on other studies, such as the study of effect pH where was considered the range of 4,0 to 6,0 as well the study of adsorption isotherms adopting the models of Langmuir and Freundlich. The best pH for adsorption of Al3+ was 5,0 and above this value there are losses by precipitation in form of hydroxide. These losses should be taken into account during the calculations after its adsorption. The Langmuir model was the one which showed high determination coefficient values (R2) and relatively close to 1, thereby presenting the best fit of the linearized isotherms compared to Freundlich model which showed lower determination coefficient values. Thus the biosorbent used in this work was efficient in aluminum removal, either in CM-RHB form and R-RH form rather than CM-RHA form that always showed low adsorption capacity of Al3+ under the conditions established and considered optimum in this work.

Atualmente, um dos principais problemas ligados às estruturas de concreto armado é a corrosão da armadura, especialmente devido à ação dos íons cloreto. Sua incidência no contexto das principais manifestações patológicas encontradas nas construções é bastante significativa, chegando a atingir índices de 50% em algumas regiões brasileiras. Além disso, o custo do reparo ou da reabilitação das estruturas deterioradas, em alguns casos, pode ser superior ao de uma estrutura nova. Com o objetivo de aumentar a vida útil das estruturas de concreto e diminuir o índice de ocorrência da corrosão de armaduras, esta pesquisa verifica o comportamento de concretos com adições minerais quanto à eficiência na proteção do aço contra a corrosão induzida por íons cloreto, em relação ao concreto sem adição. Para a produção dos concretos de alto desempenho (CAD), foram utilizados dois tipos de adições: a sílica de Fe-Si ou silício metálico (SFS), já comercialmente disponível, e a sílica extraída da casca de arroz (SCA), produzida em laboratório. Assim, além de proporcionar uma barreira física à entrada de agentes agressivos na camada de cobrimento, a utilização desses concretos contribui para a diminuição da poluição ambiental, uma vez que as adições estudadas são resíduos. Para tanto, foram realizados ensaios mecânicos e relacionados à durabilidade, tais como: absorção de água, resistência à penetração de cloretos, frente de penetração, teor total de cloretos e resistividade elétrica dos concretos. Na análise do processo de corrosão, duas técnicas foram empregadas: potencial de corrosão e espectroscopia por impedância eletroquímica. Em relação à microestrutura, foram realizados ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio, difratometria de raios X, termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos no controle da corrosão pelo ataque de íons cloreto foram favoráveis ao uso das adições em substituição ao cimento Portland, uma vez que os concretos com adições superam os resultados obtidos nos concretos sem sílica (ainda que a SFS tenha proporcionado melhor desempenho em algumas propriedades), indicando alta capacidade dos CAD em proteger o aço frente à ação de íons cloreto. Dentre os tipos de cimento utilizados, o CP V ARI RS mostrou-se mais eficiente que o CP V ARI Plus, bem como apresentou melhor sinergia com a SCA. A técnica de espectroscopia eletroquímica pode ser utilizada em CAD, porém deve-se minimizar os efeitos da alta resistividade do material, especialmente quando se utiliza a SFS. / Nowadays, one of the main problems in reinforced concrete structures is steel corrosion, especially due to the action of chloride ions. Its incidence among the main pathologies is quite significant, reaching indexes of 50% in some Brazilian areas. Besides, the cost of repair or rehabilitation of deteriorated structures, in some cases, can be higher than a new structure. To increase the service life of concrete structures and reduce the occurrence of steel corrosion, this work verifies the behavior of concretes with mineral additions in protecting the steel against the corrosion induced by chloride ions, in comparison to concretes without addition. For the production of high performance concretes (HPC), two addition types were used: silica fume (SF), already commercially available, and silica extracted from rice husk (SRH), produced in laboratory. Thus, besides providing a physical barrier to the aggressive agents in the concrete cover, the use of such concretes contribute to decrease the environmental pollution, since the additions studied are residues. Mechanical and durability tests were accomplished, such as water absorption, chloride penetration resistance, chloride penetration depth and concentration and electric resistivity of concretes. In the analysis of corrosion process, two techniques were used: open circuit potential and electrochemical impedance spectroscopy. Regarding the microstructure, tests of mercury intrusion porosimetry, X-ray diffraction, termogravimetry and scanning electron microscopy were conducted. The results obtained in the control of steel corrosion by chloride ions were favorable to the use of the additions in substitution to the portland cement. Both concretes with additions showed better performances than the concretes without silica, indicating high capacity of HPC to protect against the steel corrosion in reinforced concrete structures. Concerning the types of cement used, CP V ARI RS showed to be more efficient than CP V ARI Plus and presented better synergy with SRH. The electrochemical impedance spectroscopy technique can be used in HPC, however the effects of the high resistivity of the material should be minimized, especially when silica fume is used.

Due to high rates of emissions of carbon dioxide released in cement production, an alternative to minimize this pollution is the use of rice husk ash in concrete as partial cement replacement. This research aims to investigate the technical feasibility, and the mechanical properties of the use of rice husk ash in concrete for structural purposes. Rice husk ash content to 15% by mass replacement of cement CPII-Z and CPIV were used in natural state and ground in a ball mill and compared with the reference concrete, with three water/binder relationships: 0.45; 0.55 and 0.65. Mechanical strength tests by axial compression and diametral compression at ages 28 and 91 days and elasticity modulus at 28 days were performed. The 28 days results indicated axial compression strength, modulus of elasticity and diametrical compression strength below the reference at 91 days and the concrete results with mineral admixtures were similar to the reference concrete. The mixtures containing CPII-Z, presented higher axial compressive strength than CPIV, because the higher cement consumption compared with the CPII-Z with the same w/b relationship. This fact coupled with the presence of high levels of fly ash, classifies cement CPIV with resistance to higher environmental aggressiveness, which represents more durability and useful life. It was found that mixtures containing CCAN reduced axial compressive and diametral strength compared with CCAM, because of the smaller chemical reactivity and bigger particles of CCAN compared with ground rice husk ash. These differences between the mixtures were not relevant, being about 10% and consumption of about 20 kg/m³ in relation to the same w/b compared with mixtures of CCAM for the two cement types. In conclusion, the results of the tests show that there is technical feasibility for the use of natural rice husk ash in structural concrete due to the differences observed with the ground mixtures were negligible. The values obtained in the tests were satisfactory for natural rice husk ash and ground rice husk ash with sligth advantage for the latter compared to first one, because both developed axial compressive and diametral strength and elasticity modulus similar to the reference concretes. These results reveal the greater sustainability to the concrete utilizing agriculture by-products, contributing to reducing the pollutants emissions and the global warming, due to decreased use of clinker in the mixtures. / Devido às altas taxas de emissão de dióxido de carbono liberado na produção do cimento, uma alternativa para minimizar esta poluição é o uso parcial de cinza de casca de arroz no concreto em substituição ao cimento. Esta pesquisa teve o objetivo de investigar a viabilidade técnica, quanto às propriedades mecânicas do emprego de cinza de casca de arroz natural (sem moagem) e moída, em concretos para fins estruturais. Foram utilizadas cinza de casca de arroz com teor de 15% em substituição em massa de cimento CPII-Z e CPIV, nas formas moída em moinho de bolas e natural (sem beneficiamento), e comparadas com o concreto de referência, com três relações água/aglomerante: 0,45; 0,55; e 0,65. Foram executados os ensaios de resistência por compressão axial e compressão diametral nas idades de 28 e 91 dias e módulo de elasticidade aos 28 dias. Os resultados aos 28 dias indicaram resistências axiais, módulo de elasticidade e resistência por compressão diametral inferiores ao de referência; aos 91 dias, os resultados dos concretos com adições minerais foram semelhantes ao concreto de referência. As misturas com cimento CPII-Z apresentaram resistências à compressão axial superiores com CPIV, este com consumo de cimento maior nas relações a/ag do que o anterior. Tal fato, aliado com a presença de altos teores de cinza volante, classifica o cimento CPIV com maior resistência à agressividade ambiental de agentes deletérios como cloretos e carbonatação, o que representa maior durabilidade frente aos agentes agressivos. Também foi constatado que as misturas com CCAN tiveram menores resistências mecânicas comparadas com CCAM, em razão de a CCAN possuir partículas maiores e reatividade química menor do que a cinza moída. Estas diferenças entre os dois tipos de misturas não se revelaram significativas, ficando em aproximadamente 10%, e consumo, em torno de 20 kg/m³ em igualdade de relação a/ag se comparadas com as misturas de CCAM para os dois tipos de cimentos. Como conclusão, os resultados obtidos nos ensaios revelam que existe viabilidade técnica para o emprego de cinza de casca de arroz natural no emprego em concreto estrutural, em razão de as diferenças constatadas com as misturas com CCA moída terem sido pouco significativas. Os valores obtidos nos ensaios foram bastante próximos, tanto para cinza de casca de arroz natural como moída, com vantagem para esta última, pois ambas desenvolveram resistências à compressão axial, módulos de elasticidade e resistências por compressão diametral similares ao concreto de referência. Estes resultados contribuem para conferir maior sustentabilidade ao concreto pelo aproveitamento de subprodutos da agricultura, contribuindo para diminuir a emissão de poluentes na atmosfera e o efeito estufa, devido à diminuição do uso de clínquer nas misturas.

A cinza obtida da queima controlada da casca de arroz é um material que apresenta propriedades pozzolânicas: reage na presença de água e dióxido de cálcio produzindo silicato de cálcio hidratado (C-S-H), o material que confere a resistência mecânica aos cimentos. Portanto, a cinza de casca de arroz é um material de potencial interesse para o desenvolvimento de cimentos não convencionais, baseados em subprodutos industriais ou agrícolas. Neste trabalho, os compostos presentes em cinzas de alta reatividade pozzolânica e os produtos obtidos de sua reação pozzolânica foram estudados através da Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de alta resolução de 13C e 29Si. Na cinza não hidratada foram detectados domínios de sílica amorfa, o componente principal, e quantidades menores de sílica cristalina (cristobalita e quartzo), carbono amorfo e cadeias de siloxanos. Foi estudada a evolução da reação em pastas obtidas da hidratação da cinza na proporção água: cal: cinza O,47H20+O,53(O,1CCA+O,9Cal)=1 (entre 8 e 134 dias de idade). Mediante a RMN de 29Si foi possível caracterizar a formação de C-S-H e disposição dos grupos silicatos na estrutura. A estrutura do C-S-H obtido é comparável à observada em cimentos convencionais e cimentos de escoria de alto forno, e é compatível com os modelos propostos. A quantidade de C-S-H produzido e a velocidade da reação são menores quando comparadas com os outros cimentos. Efeitos da carbonatação de C-S-H foram observáveis em atmosfera ambiente. Foi detectado também o efeito da hidratação sobre os componentes minoritários da cinza. / The ashes obtained from burning rice husks have pozzolanic properties: in the presence of water and calcium dioxide the ashes react to produce calcium silicate hydrate (C-SH), the main binding agent in cementitiuos materials. Therefore, rice husk ashes are interesting materials in order to produce non-conventional cement, based in industrial or agricultural byproducts. The compounds present in a sample of rice husk ashes of high pozzolanic activity, and the products of hydration, were characterized using high resolution solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) of 13C and 29Si. Several compounds were detected in anhydrous ashes: amorphous silica (the main component), and minor quantities of crystalline silica (cristobalite and quartz), amorphous carbon and siloxane polymeric chains. Hardened pastes were prepared with a ratio water:calcium dioxide:ash O,47H20+O,53(O,1dioxide ash+O,9calcio)=1. The evolution of the hydration reaction was monitored at several ages between 8 to 134 days. The formation of C-S-H was detected by 29Si-NMR and the arrangement of the silicate groups was characterized. The structure of the C-S-H formed in these pastes agrees with the one observed in conventional cements and also b1ast furnace slag cements. Also, it is in agreement with the accepted structural models of C-S-H. The amount of C-S-H produced and the velocity of the reaction are minor than those observed in blast furnace slag cements. Carbonation effects were detected in ambient atmospheric conditions. Also, the effect of the hydration on the minority compounds was also detected.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-30T16:52:44Z No. of bitstreams: 1 RAPHAEL DA SILVA EDUARDO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2452018 bytes, checksum: 88b5f90f5371eb8c9bb004e2e69c6bd8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-30T16:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAPHAEL DA SILVA EDUARDO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2452018 bytes, checksum: 88b5f90f5371eb8c9bb004e2e69c6bd8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Capes / A síntese de Fischer-Tropsch, reação de polimerização de gás de síntese na presença de um catalisador, se apresenta como uma oportunidade sustentável de geração de combustíveis de alta qualidade. Diante da necessidade de desenvolvimento de novos materiais, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de catalisadores Fe/Cu/K/SBA-15TEOS e Fe/Cu/K/SBA-15CCA na síntese de Fischer-Tropsch. Os catalisadores foram preparados utilizando peneiras moleculares do tipo SBA-15 como suporte, sintetizadas com diferentes fontes de sílica (tetraortosilicato-TEOS e cinzas da casca de arroz-CCA). Os metais foram impregnados por via úmida, utilizando sais como precursores metálicos. As peneiras moleculares SBA-15TEOS e SBA-15CCA foram caracterizadas por Difração de raios X (DRX), Espectrometria de raios x de Energia Dispersiva (EDX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Capacidade de Adsorção Física de Nitrogênio (BET). Os catalisadores Fe/Cu/K/SBA-15TEOS e Fe/Cu/K/SBA-15CCA foram caracterizados por Difração de raios X (DRX), Espectrometria de raios x de Energia Dispersiva (EDX), Capacidade de Adsorção Física de Nitrogênio (BET) e Redução a Temperatura Programada (RTP). Pelos resultados obtidos, a peneira molecular SBA-15CCA se assemelhou à SBA-15TEOS, sendo caracterizadas como materiais mesoporosos de morfologia típica, porém com resultados distintos de área específica (490 m2/g para SBA-15TEOS e 112 m2/g para SBA-15CCA). Os catalisadores apresentaram composições de sílica, ferro, cobre e potássio nas proporções pré-definidas e boa dispersão sobre a peneira molecular, a qual manteve sua estrutura mesoporosa, porém com redução de área específica após impregnação (257,3 m2/g para Fe/Cu/K/SBA-15TEOS, 91,7 m2/g para Fe/Cu/K/SBA15CCA). Pelos resultados de RTP, foi possível verificar as faixas de temperatura de redução típicas das fases óxidas do ferro e a influência do cobre nesse processo. A avaliação catalítica na síntese de Fischer-Tropsch foi satisfatória na razão molar H2/CO de 1:1, convergindo a altas frações de hidrocarbonetos líquidos. O catalisador Fe/Cu/K/SBA-15TEOS proporcionou excelente conversão a hidrocarbonetos de frações mais pesadas C10+ (78,18%); o catalisador Fe/Cu/K/SBA-15CCA apresentou moderada conversão a hidrocarbonetos líquidos C5+ (54,47%). / The Fischer-Tropsch polymerization reaction of synthesis gas in the presence of a catalyst, is presented as a sustainable opportunity to generate high quality fuels. Given the need for development of new materials, this work aims to evaluate the performance of catalysts Fe/Cu/K/SBA-15TEOS and Fe/Cu/K/SBA-15CCA in Fischer-Tropsch synthesis. The catalysts were prepared using molecular sieves type SBA-15 as support, synthesized with different silica sources (TEOS - tetraortosilicate and rice husk ash - CCA). The metals were impregnated wet method using metal salts as precursors. The molecular sieves SBA-15TEOS and SBA-15CCA were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray Spectrometry Energy Dispersive (EDX), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Physical Adsorption Capacity of Nitrogen (BET). The Fe/Cu/K/SBA-15TEOS and Fe/Cu/K/SBA-15CCA catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray Spectrometry Energy Dispersive (EDX), Physical Adsorption Capacity of Nitrogen (BET) and Temperature Programmed Reduction (TPR). From the results obtained, the molecular sieve SBA15CCA resembled the SBA-15TEOS, being characterized as mesoporous materials typical morphology, but with different results of specific area (490 m2/g for SBA15TEOS and 112 m2/g for SBA- 15CCA). The catalysts showed compositions of sílica, iron, potassium and copper in pre-defined and good dispersion of the molecular sieve, which retained its mesoporous structure proportions, but with reduced specific area after impregnation (257.3 m2/g for Fe/Cu/K/SBA-15TEOS 91.7 m2/g for Fe/Cu/K/SBA-15CCA); By the TPR results, it was possible to check the temperature ranges typical reduction of iron oxides phases and the influence of copper in this process. The catalytic reviewed in Fischer-Tropsch synthesis was satisfactory molar ratio H2/CO of 1:1, the converging high fractions of liquid hydrocarbons. The catalyst Fe/Cu/K/SBA-15TEOS provided excellent conversion to hydrocarbons heavier fractions C10+ (78.18%); Fe/Cu/K/SBA-15CCA catalyst showed moderate conversion to liquid hydrocarbons C5+ (54.47%).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Natural rice husk ash (RHA) used in concrete contributes to civil construction sustainability. In fact, RHA is considered a residual pollutant and then it is necessary to destine this material correctly. However, it is necessary to investigate the consequences of replacing part of cement by natural RHA to produce concrete for structural purposes. In this context, the aim of this study was to evaluate the concrete durability produced with 15 % of blinder partial replacement by natural RHA in the expansion due to alkali-silica reaction (ASR) and penetration of chloride ion, as well as to suggest preventive measures with the use of mineral additions. In the present study, natural RHA was used as partially replacement of Portland cement. This natural RHA has been obtained without temperature control burning and placed directly into the mixer to suffer self-grinding with aggregates. We investigated the RAS neutralization of natural RHA by the use of cement with mineral additions (CPIIZ, CPIII e CPIV), as well as, we performed additional replacements of part from CPIIZ cement by fly ash (10, 15, 20, 30 and 40 %). We employed accelerated expansion method at 80°C in mortar bars followed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), and long term at 38 °C and accelerated at 60 °C methods in concrete prisms. To investigate concrete resistance in the chloride ion penetration, we used chloride ions penetration method by immersion in saline solution (CPT) of concrete produced with natural RHA and CPIIZ cement added of fly ash (0, 12.75 or 17 %) and water-binder ratios of 0.45, 0.55 and 0.65 were adopted. Analyses of results were based in slope (K ) obtained from the average depths of penetration. In this study, we verified that in mortar bars assay the natural RHA generated expansion above of results allowed by norm in mixtures with standard cement, while CPIIZ cement with addition from 20 % of fly ash showed to mitigate the ASR. These results demonstrated that effect of mitigation of RAS proportionally increased with fly ash addition. Moreover, CPIV cement demonstrated excellence in mitigate the expansive reaction. The SEM analysis identified the characteristic products of ASR in the samples containing natural RHA. XRD analysis showed that the samples of mixtures with higher content of mineral addition showed peaks of calcium hydroxide (CH) with less intensity and mixtures with natural RHA presented greater calcium carbonate content. In relation to concrete prisms molded at 60°C, results showed an increase in expansion for mixture of CPIIZ with natural RHA, but these results remained below of maximum expansion predicted by test. Mixtures of CPII-Z with natural RHA added of 10 and 15% fly ash demonstrated better efficiency in expansion mitigation. In relation to concrete prisms molded at 38°C, the results are not conclusive to 12 months, but mixtures that presented a great expansion were of CPII-Z with natural RHA and 15% fly ash, the CPII-Z with RHA natural and CPII-Z with natural RHA and 10% fly ash, respectively. However, all mixtures had expansion below the maximum limit suggested by the Brazilian standard at 24 months. Through of results CPT, we can conclude that mineral additions provided improvements to the concrete with higher ages due to pozzolanic effect. Moreover, the best results obtained were in trace with lowest water-binder ratios, probably due to increased consumption of cement, which increases the CH amount to interact with the RHA and the fly ash. Therefore, mixtures of Portland cement with fly ash and natural RHA meet the durability of concrete, and also the use of natural RHA would be an important contribution to sustainability and preservation of environment by civil construction. / O emprego de cinza de casca de arroz (CCA) natural no concreto visa contribuir para a sustentabilidade da construção civil, destinando de maneira adequada, esse material que antes seria considerado um resíduo poluente. Porém, é necessária a investigação das consequências em substituir parte do cimento por CCA natural para produzir concreto com finalidade estrutural. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a durabilidade de concretos produzidos com teor de 15 % de substituição parcial do aglomerante por CCA natural, frente à expansão devido à reação álcali-sílica (RAS) e à penetração de íons cloretos, assim como, sugerir medidas preventivas através do uso de adições minerais. No presente estudo, a CCA natural foi utilizada em substituição parcial ao cimento Portland no estado em que se encontra ao sair dos fornos de queima (sem controle de temperatura), diretamente na betoneira para sofrer auto-moagem com os agregados. Foi investigada a neutralização das RAS da CCA natural pelo emprego de cimentos com adições minerais (CPIIZ, CPIII e CPIV), assim como foram realizadas as substituições adicionais de parte do cimento CPIIZ por cinza volante (10, 15, 20, 30 e 40 %). Na investigação da RAS foram empregados os métodos de expansão acelerado a 80 °C em barras de argamassa acompanhado pela microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X (DRX), e os métodos de longa duração a 38 °C e acelerado a 60 °C em prismas de concreto. Na investigação da resistência a penetração de íons cloretos foi empregado o método de penetração de íons cloretos por imersão em solução salina (EPCI) dos concretos produzidos com CCA natural e cimento CPIIZ adicionados de cinza volante (0; 12,75 ou 17 %) e nas relações água/aglomerante(a/ag) de 0,45; 0,55 e 0,65. A análise dos resultados do EPCI foi realizada com base no coeficiente angular da equação da reta (K ) obtido a partir das profundidades médias de penetração dos períodos investigados. Neste trabalho verificou-se que, no ensaio em barras de argamassa a CCA natural gerou expansão acima do permitido por norma nas misturas com cimento padrão, enquanto o cimento CPIIZ com adição a partir de 20 % de cinza volante se mostrou mitigador da RAS. Através desses resultados pode-se verificar que o efeito mitigador da RAS aumentou proporcionalmente com a adição de cinza volante. Além disso, o cimento CPIV mostrou excelência em mitigar a reação expansiva. A análise de MEV identificou os produtos característicos da RAS nas amostras contendo CCA natural e a DRX verificou que as amostras retiradas das misturas com maior teor de adição mineral apresentaram picos de hidróxido de cálcio (CH) com menor intensidade e ainda, que as misturas com CCA natural apresentaram maior quantidade de carbonato de cálcio. Em relação aos prismas de concreto moldados a 60 °C, os resultados mostraram maior expansão na mistura de CPIIZ com CCA natural, mas ela se manteve abaixo do limite máximo de expansão preconizado pelo ensaio. As misturas de CPII-Z com CCA natural adicionadas de 10 e 15 % de cinza volante mostraram melhor eficiência em mitigar a expansão. Em relação aos prismas de concreto moldados a 38 °C os resultados ainda não são conclusivos aos 12 meses, porém as misturas que apresentaram maior expansão em 12 meses foram as de CPII-Z com CCA natural e 15 % de cinza volante, de CPII-Z com CCA natural e CPII-Z com CCA natural e 10 % de cinza volante, respectivamente, entretanto, todas abaixo do limite máximo de expansão aos 24 meses, preconizado pela norma brasileira. Através das análises dos resultados do EPCI concluiu-se que as adições minerais proporcionaram melhorias ao concreto com maiores idades devido ao efeito pozolânico. Além disso, os melhores resultados obtidos foram nos traços com menor relação a/ag, provavelmente devido ao maior consumo de cimento que aumenta a quantidade de CH para interagir com a CCA e a cinza volante. Portanto, as misturas de cimento Portland com CCA natural e cinza volante atendem aos parâmetros de durabilidade do concreto, e com isso o uso da CCA natural seria um importante contribuinte na sustentabilidade e preservação do meio ambiente pela construção civil.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Lignocellulosic agroindustrial wastes, such as rice husks (RH), are abundant, low cost, renewable sources, available to biotransformation in value-added products. Thus, the main objective of this study was to investigate the use of RH with the purpose of its biotransformation in lactic acid (LacA) starting from hydrolysates of this residual biomass. At the same time, aiming to contribute to the mitigation of the growing environmental concern about the illegal disposal of this waste in the State of Rio Grande do Sul the biggest Brazilian rice producer. For this, a central composite rotational design (CCRD) of the hydrolysis experiments of RH in pressurized conversion system with diluted HCl and H2SO4, revealed that experiments conducted at 175 °C, for 46 min, with acid concentrations of 2.2% v v-1, generate the highest glucose contents. For hydrolysis involving HCl, 17.8 g glucose L-1, with an yield of 106.6 mg glucose g-1 RH; for hydrolysis with H2SO4, 14.1 g glucose L-1, with an yield of 84.5 mg glucose g-1 RH. Previous fermentative experiments were carried out with the aim to select resilient and efficient micro-organisms for the LacA production and, also, to evaluate the need of supplementation of the RH hydrolyzate with specific nutrients. L. rhamnosus, in this study, was the most suitable bacteria for the lactic fermentation, among all the Lactobacillus tested, being able to to produce 5.6 g LacA L-1, with a yield of 33.8 mg LacA g-1 RH (hydrolysed with HCl, without nutrient addition, 96 h fermentation). The acid hydrolysis, in this particular case, was carried out at 160 °C, for 70 min, using 4.0% HCl v v-1, generating 14.7 g glucose L-1. The lactic fermentation via CCRD was batch conducted in 4 mL vials, at 37 °C, pH 6.0, using L. casei subsp. rhamnosus ATCC 10863, specialized in catabolization of both hexoses and pentoses (except arabinose). Experiments with RH hydrolysates containing nutrients added produced up to 18.8 g LacA L-1 (maximum yield of 997,1 mg LacA g-1 sugars) in substrate hydrolyzed with HCl, after 52 h fermentation; and 14.6 g LacA L-1 (maximum yield of 999.8 mg LacA g-1 sugars) in substrate hydrolyzed with H2SO4, after 24 h fermentation. Therefore, in this study, the choices of most influence in the LacA production were fermentation with sulfuric acid and employment of L. rhamnosus. / Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz (CA), são fontes renováveis, abundantes e de baixo custo, disponíveis para a biotransformação em produtos com valor agregado. O principal objetivo deste trabalho foi investigar o aproveitamento da CA com vistas à sua biotransformação em ácido láctico (ALac), partindo-se de hidrolisados desta biomassa residual. Ao mesmo tempo, objetivou-se contribuir para a mitigação do crescente problema ambiental decorrente da disposição irregular deste resíduo no estado do Rio Grande do Sul, maior produtor brasileiro. Para tanto, o delineamento composto central rotacional (DCCR) do planejamento experimental da hidrólise ácida da CA em sistema de conversão à pressão, com HCl e H2SO4 diluídos, revelou que, experimentos conduzidos a 175 °C, por 46 min, com concentração de 2,2% (v v-1) de ácido, produziram os teores máximos de glicose. Para hidrólises envolvendo HCl, teor de 17,8 g de glicose L-1, com rendimento de 106,6 mg de glicose g-1 CA; para hidrólises com H2SO4, teor de 14,1 g de glicose L-1, com rendimento de 84,5 mg de glicose g-1 CA. Ensaios fermentativos prévios foram feitos com o intuito de selecionar micro-organismos resilientes e eficientes para a produção de ALac e, também, para avaliar a necessidade de suplementação do hidrolisado da CA com nutrientes específicos. L. rhamnosus, neste trabalho, foi a bactéria mais apropriada à fermentação láctica, dentre os Lactobacillus testados, sendo capaz de produzir 5,6 g ALac L-1, com rendimento de 33,8 mg ALac g-1 CA (hidrolisado com HCl, sem adição de nutrientes, 96 h de fermentação). A hidrólise ácida, neste caso específico, foi feita a 160 °C, por 70 min, com 4,0% HCl v v-1, gerando 14,7 g L-1 de glicose. A fermentação láctica via DCCR foi conduzida em vials de 4 mL, em batelada, a 37 °C, pH 6,0, empregando-se L. casei subsp. rhamnosus ATCC 10863, cepa especializada em catabolização de hexoses e pentoses (exceto arabinose). Experimentos com hidrolisados da CA adicionados de nutrientes produziram até 18,8 g ALac L-1 (rendimento máximo de 997,1 mg ALac g-1 açúcares) em substrato hidrolisado com HCl, após 52 h de fermentação; e 14,6 g ALac L-1 (rendimento máximo de 999,8 mg ALac g-1 açúcares) em substrato hidrolisado com H2SO4, após 24 h de fermentação. Portanto, neste trabalho, as escolhas de maior influência na produção de ALac foram a fermentação com hidrolisado sulfúrico e emprego de L. rhamnosus.

[pt] Os problemas à saúde acarretados pela exposição às fibras minerais do amianto (asbesto) têm motivado esforços para a substituição destas fibras nos diversos componentes que as empregam como matéria prima. Devido às propriedades físicas e mecânicas e estabilidade química do amianto, bem como sua afinidade natural com a matriz cimentícia, o cimento- amianto é um compósito com excepcionais características de resistência e durabilidade a um custo relativamente baixo. Tais características fazem da busca por um reforço alternativo ao asbesto um desafio, mobilizando indústria e pesquisadores desde a década de 70. Neste contexto, considerando sua disponibilidade e características mecânicas, as fibras celulósicas se mostram como alternativa viável, tendo sido empregadas industrialmente como reforço em fibrocimentos há mais de duas décadas. Entretanto, mesmo com a industrialização, alguns aspectos de seu comportamento, principalmente aqueles relacionados à durabilidade, são ainda foco de intensos esforços de pesquisa (no Brasil, o estudo do emprego de fibras celulósicas como alternativa ao amianto teve início em 79, com os trabalhos pioneiros realizados na PUC-Rio). Considerando os principais mecanismos causadores de degradação nos fibrocimentos, todos eles relacionados ao transporte de fluidos pela rede porosa do material, tem-se que o principal método empregado para melhoria nas características de durabilidade é a substituição parcial do cimento por aditivos com alto teor de sílica amorfa finamente moídos. As melhores características assim obtidas decorrem de modificações na estrutura da matriz e, principalmente, da interface. A casca de arroz, é um resíduo agrícola produzido em grande quantidade no Brasil. Quando não empregada como combustível no próprio eneficiamento do arroz ou em outras atividades rurais, a casca de arroz é disposta sem qualquer controle, apresentando-se assim como um problema ambiental. Entretanto, se queimada em condições controladas, a casca de arroz resulta em cinza, CCA, com alto teor de sílica (80- 90 por cento) altamente amorfa, apresentando boa reatividade com o cimento. Portanto, a CCA foi empregada neste trabalho como material de substituição parcial do cimento em compósitos reforçados por polpas de bambu, buscando com isso melhorar as características relacionadas à durabilidade destes fibrocimentos. Foi observado que o emprego de até 30 por cento de CCA com baixo teor de carbono como substituição parcial do cimento resultou em um substancial decréscimo na porosidade da matriz e interface do compósito. Por conseqüência, estes compósitos apresentaram permeabilidade significativamente inferior à daqueles produzidos sem CCA. Com o emprego de CCA com alto teor de carbono (simulando a cinza obtida de queima não controlada, como a realizada no beneficiamento do arroz) é possível obter resultados semelhantes, uma vez que o compósito seja submetido à cura acelerada em autoclave. Neste caso, devem ser empregadas taxas ainda maiores de substituição parcial do cimento por CCA, com os melhores resultados observados em compósitos cujas matrizes compunham-se por 50 por cento da CCA. Além destes aspectos intimamente ligados aos principais mecanismos de degradação dos compósitos, foi observado que a CCA também favorece a aderência interfacial nos compósitos, acarretando em maior resistência mecânica. / [en] Asbestos is regarded as a hazardous material since the 60 s, motivating the efforts for the replacement of these mineral fibres in the vast range of materials in which they are applied as a raw material. Asbestos-cement was the first building material produced in large scale applying natural fibres as reinforcement in cement-based materials. Due the physical and mechanical behaviour and chemical stability of asbestos fibres, as well as their natural affinity with the cementitious matrix, asbestos-cement presents remarkable strength and durability, associated to a relative low cost. Such characteristics make the search for a suitable replacement to asbestos in fibre-cements a challenge, mobilizing industry and researchers since the early 70 s. Considering their availability and mechanical strength, cellulose fibres have proven to be a viable alternative to asbestos, being employed by the industry as reinforcement in fibre-cements for more than two decades. However, in spite of their well established production and commercialization in many parts of the world, some aspects of the cellulose-cement composites behaviour still motivates research efforts, which are mainly focused on durability aspects. The main deterioration mechanisms acting in cellulose-cement composites are all related to fluid transport within the pore network of the composites and the most applied treatment method is the partial replacement of cement by finely ground admixtures with high active silica content. The improvements in the durability aspects of composites are achieved by modifying the characteristics of the matrix and, mainly, the interfacial region. Rice husk is an agricultural residue produced in large scale in Brazil. If not applied as fuel in the rice mills or in others rural activities, the rice husk is disposed without control, resulting in an ecological problem. However, the pyrolysis of rice husk yields ash with high silica content, (80-90 percent). When burned in a proper way, this silica remains amorphous, presenting high reactivity with cement. Due to these characteristics rice husk ash, RHA, is applied in this PUC-Rio - Certificação Digital No 9924941/CA research as the treatment method in cement composites reinforced by bamboo pulp. It was observed that blended cement with up to 30 percent RHA with low carbon content resulted in a significant decrease in the porosity of the matrix and interface of the composite. As a consequence, these blended-cement composites presented water permeability expressively lower than that of the composites produced without RHA. High carbon content RHA was also applied, simulating the use of ash obtained by a non-controlled burning process. Similar results as those observed in composites with low-carbon-content RHA were achieved, once accelerated autoclave curing was applied to the composites. In this case, for better composite properties, higher RHA content must be used, with the best results being observed in composites with 50 percent RHA. Also, besides these aspects closely related to the main deterioration mechanisms of the composites, it was observed that RHA enhances the fiber-matrix interaction in the interface, improving the mechanical behaviour of the composites.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-20T21:53:08Z No. of bitstreams: 1 FRANCISCO AUGUSTO DE SOUZA - TESE PPGEP 2011.pdf: 49177196 bytes, checksum: 3a3bd80203819d1ca322cf48f20425fa (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-20T21:53:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCISCO AUGUSTO DE SOUZA - TESE PPGEP 2011.pdf: 49177196 bytes, checksum: 3a3bd80203819d1ca322cf48f20425fa (MD5) Previous issue date: 2011-08-22 / 0 acelerado processo de modernização na agroindústria tem contribuído para o aumento significativo na geração de resíduos agrícolas que acarretam danos para o meio ambiente. O processo de beneficiamento do arroz gera grande quantidade de casca, estes resíduos são, geralmente, depositados em terrenos ou lançados em cursos d'água, ocasionando degradações ambientais, devido à lenta biodegradação. O seu aproveitamento na construção civil, como produto alternativo, pode contribuir para a conservação e a preservação do meio ambiente. Este trabalho tem por objetivo o estudo da durabilidade de blocos de solo-cimento com a incorporação de casca de arroz. Os ensaios foram realizados com auxílio de ciclos de molhagem e secagem, para avaliar a durabilidade dos blocos convencionais e alternativos incorporados com casca de arroz. Os resultados obtidos indicam que o aumento do teor de casca de arroz, eleva o valor de absorção de água, diminui a resistência à compressão simples, aumenta a perda de massa e a variação de volume, devido o grande volume de vazios apresentados pela casca de arroz e a falta de interação entre o sistema solo-cimento e casca de arroz. Os ensaios de durabilidade pelo método de degradação acelerada e os ensaios de caracterização mineralógica realizados com os blocos alternativos de solo-cimento incorporados com casca de arroz indicaram a composição de 10% de cimento mais a combinação de 86% solo e 4% de casca de arroz, ideal para a fabricação de blocos de alvenaria para construção civil. / The accelerated process of modernization in the agricultural industry has contributed to the signrficant increase in the generation of agricultural residues that cause damage to the environment. The beneficiation process generates large quantities of rice husk, these wastes are usually deposited on land or thrown into streams, causing environmental degradation due to slow bíodegradation. Its use in construction, such as alternative product, can contribute to the conservation and preservation of the environment. This work aims to study the durability of soil-cement with the addition of rice husk. The tests were carried out usíng cycles of wettíng and drying, to evaluate the durability of conventional and alternative blocks embedded with rice husk. The results indicate that increasing the amount of rice husk, raises the value of water absorption, decreases the compressive strength, increases the loss of mass and volume change, due to the large volume of voids produced by rice husk and lack of interaction between the soil-cement and rice husk. Durability testing by the method of accelerated degradation and mineralogical characterization tests performed with the alternative blocks of soil-cement íncorporated with rice husk indicated the composítion of 10% cement plus the combination of soil and 4% 86% peei rice, ideal for the manufacture of masonry blocks for construction.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work aimed at evaluating the quality of particleboards manufactured with different wood proportions (Eucalyptus grandis W. Hill. ex Maiden) and rice husk. The composites were produced in the proportions 0, 20, 40, 60, 80 and 100% of peels of rice with the use of urea-formaldehyde and tannin-formaldehyde adhesives. In order to characterize the quality of the particleboards, physical properties (specific mass; moisture content; water absorption and swelling in thickness after 2 and 24 hours), mechanical resistance (static bending; internal bonding and screw withdrawal) and xylophages resistance (Nasutitermes corniger under alimentary preference assay and decay fungi Gloeophyllum trabeum and Trametes versicolor in laboratory conditions) were evaluated. Results showed that particleboards manufactured with tannin-formaldehyde resins presented a higher quality. The increase of rice husk provided a larger instability and a smaller resistance of the particleboards. Particleboards produced with peels of rice presented a higher resistance to the attack of fungi or xylophages termites. Particleboards glued with tannin-formaldehyde were more resistant to the attack of termites; for the fungi, the difference among adhesives happened when these particleboards were submitted to the attack of Gloeophyllum trabeum, and the particleboards produced with urea-formaldehyde were the most resistant. In the fungi, Trametes versicolor was the fungus that provided the largest mass loss to the particleboards. / Avaliou-se a qualidade de painéis aglomerados produzidos com diferentes proporções de madeira (Eucalyptus grandis W. Hill. ex Maiden) e casca de arroz. Os compósitos foram produzidos nas proporções 0, 20, 40, 60, 80 e 100% de casca de arroz com a utilização dos adesivos ureia-formaldeído e tanino-formaldeído. Para caracterizar a qualidade das chapas, foram avaliadas as propriedades físicas (massa específica; teor de umidade; absorção de água e inchamento em espessura as 2 e 24 horas), a resistência mecânica (flexão estática; ligação interna; e resistência ao arrancamento de parafusos) e a resistência a xilófagos (aos cupins subterrâneos Nasutitermes corniger, em ensaios de preferência alimentar e aos fungos apodrecedores Gloeophyllum trabeum e Trametes versicolor em ensaios de laboratório). Os resultados obtidos indicaram que quando confeccionados utilizando a resina à base de tanino os painéis apresentaram qualidade superior. O acréscimo da casca de arroz proporcionou uma maior instabilidade e uma menor resistência das chapas. Em contrapartida, painéis produzidos com casca de arroz geralmente apresentaram maior resistência ao ataque de fungos apodrecedores ou aos cupins subterrâneos. Painéis colados com tanino-formaldeído foram mais resistentes ao ataque dos térmitas, enquanto que, para os fungos, a diferença entre adesivos ocorreu apenas quando submetidas ao ataque de Gloeophyllum trabeum, sendo as chapas produzidas com ureia-formaldeído as mais resistentes. Dentre os fungos, Trametes versicolor proporcionou uma maior perda de massa aos painéis.