La présente étude vise à valoriser des résidus agroindustriels comme matériaux pour l’habitat et la construction. Dans ce contexte, les travaux de recherche s’articulent autour de deux axes majeurs : le développement d’un liant alternatif et l’élaboration de matériaux composites à partir de ce liant alternatif et des matériaux végétaux. Deux liants composés utilisant des cendres de bagasse, nommés cendres de bagasse-chaux et ciment-cendres de bagasse ont été étudiés. A partir de ces liants composés, deux types de matériaux composites incluant des matériaux végétaux ont été élaborés : un composite incorporant des granulats de bagasse et de coco et un autre renforcé par des pulpes d’eucalyptus. Les propriétés physiques, chimiques, mécaniques et hydriques de ces matériaux ont été déterminées. Les résultats obtenus montrent que la calcination des cendres de bagasse à 600°C et la sélection des particules de taille inférieure à un diamètre seuil compris entre 45 et 63µm augmentent sa réactivité. Le liant composé cendres de bagasse-chaux est susceptible de développer une résistance à la compression de l’ordre de 39MPa à 28 jours, une valeur supérieure à celle des liants composés matériaux pouzzolaniques-chaux étudiés dans la littérature. Grace à sa faible alcalinité, ce liant composé préserve mieux les matériaux végétaux vis à vis de leur minéralisation et leur fragilisation comparativement au liant à base de ciment. L’incorporation de pulpes cellulosiques dans le liant composé cendres de bagasse-chaux permet d’obtenir des matériaux composites ayant des propriétés à la flexion comparables à celles d’un composite ciment-pulpes cellulosiques. / The present study aims to add value to agroindustrial residues as housing and building materials. In this context, the research works revolve around two main lines: the development of an alternative binder using agroindustrial residues and the production of composite materials from this alternative binder and plant resources. Two composed binder using bagasse ash, named bagasse ash lime and cement-bagasse ash, were optimised and produced. Using these composed binder, two kinds of composite materials including plant resources were produced: one composite developed with vegetable aggregates and another one reinforced with eucalyptus pulps. The physical, chemical, mechanical and hydric properties of these materials were investigated. The results show that the bagasse ash recalcination at 600 °C and the selection of the particles under a diameter limit (between 45 and 63 µm) improve its reactivity. Blended with slaked lime, the composed binder obtained with these parameters is likely to develop a compressive strength higher than 39 MPa at 28 days; this value is higher than the compressive strength of pouzzolanic material and lime based binder studied in the literature. In addition, due to the lower alkalinity of the interstitial solution of this composed binder, related to the lime consumption by the pouzzolanic material, it better protects vegetable materials from mineralization than the binders based on Portland cement. The incorporation of the cellulosic pulps in the composed binder lime-bagasse ash produces composite materials with a similar flexural behaviour as a composite made with cement and cellulosic pulp.

Orientador: Keizo Yukimitu / Resumo: Este trabalho visa o estudo da eficiência do uso da cinza de bagaço de cana-de-açúcar (CBC) como defloculante para materiais cerâmicos do tipo porcelanato, disponibilizada pela indústria Villagres, em comparação ao aditivo defloculante atualmente utilizado mesma, o silicato de sódio. O estudo do reaproveitamento deste material residual de origem orgânica na indústria cerâmica tem motivações que envolvem causas de disponibilidade, sustentabilidade, inovação e rentabilidade, motivações essas que, para este estudo em específico, foram fomentadas por resultados bastante promissores obtidos através de um estudo prévio envolvendo algumas destas mesmas variáveis citadas, em termos de redução do tempo de escoamento, e consequentemente, viscosidade. Materiais argilosos (argilominerais) fazem parte de grande parte da composição de massas cerâmicas. Durante o seu processo de moagem via úmida, observa-se nas argilas uma interação superficial de atração pelas forças de Van der Waals. Para que esta interação diminua e consequentemente a viscosidade da barbotina, utiliza-se aditivos defloculantes à base de sódio. O silicato de sódio é capaz de promover a troca catiônica dos cátions bivalentes. Conforme o decorrer do projeto, foram testadas diferentes formulações e metodologias nas instalações da indústria de porcelanato Villagres, com adições de silicato de sódio e/ou CBC aos materiais cerâmicos, e assim medir das viscosidades das misturas com o equipamento Copo de Ford para que fosse anali... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Em face ao bom desempenho da agricultura brasileira, cresce também a responsabilidade por uma produção sustentável. Particularmente, o sistema produtivo da cana-de-açúcar vem se adaptando a uma produção sem queima, e busca formas alternativas de manejo dos resíduos da produção que sejam sustentáveis tanto economicamente, quanto ambientalmente. Neste trabalho apresentamos resultados dos tratamentos de solo agriculturável com resíduos de i) cinzas de bagaço de cana aplicado em cobertura e ii) torta de filtro na entrelinha da cultura, em diferentes doses. Avaliamos o impacto desses tratamentos no conteúdo de carbono e na matéria orgânica do solo. Para determinar se os tratamentos podem ser considerados sequestradores de carbono e ambientalmente sustentáveis nos detemos na preservação seletiva como mecanismo de retenção da matéria orgânica do solo, a qual leva a acumulação de componentes orgânicos químicos mais recalcitrantes. Utilizamos as técnicas espectroscópicas de fluorescência de luz UV-Visível, espectroscopia de fluorescência matriz excitação-emissão para avaliar a fração de ácido húmico do solo e o aumento da recalcitrância química, a fluorescência induzida por laser (FIL) para observar a matéria orgânica como um todo e a espectroscopia de emissão ótica com plasma induzido por laser (LIBS) utilizada como uma nova ferramenta para avaliar o conteúdo de carbono do solo. No tratamento de solo com adição de cinza de bagaço de cana tivemos potencial de estoque de carbono na dose 40 t/ha. Quanto a torta de filtro, o carbono total do solo aumenta menos significativamente que na cinza, mas não houve potencial de estoque de carbono. Na fração ácido húmico não observamos modificação do grau de humificação do solo com os tratamentos, mesmo a torta sendo um produto rico em matéria orgânica, porém houve um aumento de grupos carbonílicos, que estão associados ao aumento das interações intermoleculares favorecendo por exemplo a complexação do ácido húmico com metais. Nossos resultados de fluorescência induzida por laser apontam que a cinza possivelmente ofereceu melhora nas condições de crescimento da cultura havendo aumento de grupos alifáticos na MOS. Concluímos portanto, que não houve impacto negativo para o estoque de carbono no solo e qualidade da matéria sob tratamento de adição de cinza de bagaço de cana e torta de filtro. / Given the good performance of Brazilian agriculture, grows the responsibility for sustainable production. Particularly, the sugarcane production system has been adapting to a production without burning, and seeks alternative forms of waste management in production that are both economically and environmentally sustainable. We present results of arable soil treatments with i) sugarcane bagasse ash applied in coverage soil and ii) filter cake applied between the lines of culture in different doses. We assess the impact of these treatments on the content and quality of soil organic matter and carbon sequestration capacity. To determine if treatments can be considered environmentally sustainable and carbon sequestration we embrace the selective preservation as a retention mechanism of soil organic matter, which leads to accumulation of chemical organic compounds recalcitrant. We use bidimensional fluorescence UV-Visible spectroscopy and fluorescence excitation-emission matrix to assess the fraction of soil humic acid, the laser-induced fluorescence spectroscopy (LIF) for observing the whole organic matter and laser breakdown induced spectroscopy (LIBS) used as a new tool to assess the soil carbon content. The soil treatment with sugarcane bagasse ash had increased carbon stock in dose 40 t / ha. In humic acid fraction did not observe any change in the degree of humification treatment with AML, but there was an increase of carbonyl groups, which are associated with increased intermolecular interactions and enhancing the complexation of metals with humic acid. Our results suggest a possible improvement in crop growth conditions with an increase of aliphatic groups in MOS. The filter cake is no carbon content recorded, also did not observe any impact on soil organic matter with the incorporation of filter cake although this is a product rich in organic matter. In this context, we conclude that there was no negative impact on the carbon stock and quality of soil organic matter under treatment addition of sugarcane bagasse ash and filter cake.

Em face ao bom desempenho da agricultura brasileira, cresce também a responsabilidade por uma produção sustentável. Particularmente, o sistema produtivo da cana-de-açúcar vem se adaptando a uma produção sem queima, e busca formas alternativas de manejo dos resíduos da produção que sejam sustentáveis tanto economicamente, quanto ambientalmente. Neste trabalho apresentamos resultados dos tratamentos de solo agriculturável com resíduos de i) cinzas de bagaço de cana aplicado em cobertura e ii) torta de filtro na entrelinha da cultura, em diferentes doses. Avaliamos o impacto desses tratamentos no conteúdo de carbono e na matéria orgânica do solo. Para determinar se os tratamentos podem ser considerados sequestradores de carbono e ambientalmente sustentáveis nos detemos na preservação seletiva como mecanismo de retenção da matéria orgânica do solo, a qual leva a acumulação de componentes orgânicos químicos mais recalcitrantes. Utilizamos as técnicas espectroscópicas de fluorescência de luz UV-Visível, espectroscopia de fluorescência matriz excitação-emissão para avaliar a fração de ácido húmico do solo e o aumento da recalcitrância química, a fluorescência induzida por laser (FIL) para observar a matéria orgânica como um todo e a espectroscopia de emissão ótica com plasma induzido por laser (LIBS) utilizada como uma nova ferramenta para avaliar o conteúdo de carbono do solo. No tratamento de solo com adição de cinza de bagaço de cana tivemos potencial de estoque de carbono na dose 40 t/ha. Quanto a torta de filtro, o carbono total do solo aumenta menos significativamente que na cinza, mas não houve potencial de estoque de carbono. Na fração ácido húmico não observamos modificação do grau de humificação do solo com os tratamentos, mesmo a torta sendo um produto rico em matéria orgânica, porém houve um aumento de grupos carbonílicos, que estão associados ao aumento das interações intermoleculares favorecendo por exemplo a complexação do ácido húmico com metais. Nossos resultados de fluorescência induzida por laser apontam que a cinza possivelmente ofereceu melhora nas condições de crescimento da cultura havendo aumento de grupos alifáticos na MOS. Concluímos portanto, que não houve impacto negativo para o estoque de carbono no solo e qualidade da matéria sob tratamento de adição de cinza de bagaço de cana e torta de filtro. / Given the good performance of Brazilian agriculture, grows the responsibility for sustainable production. Particularly, the sugarcane production system has been adapting to a production without burning, and seeks alternative forms of waste management in production that are both economically and environmentally sustainable. We present results of arable soil treatments with i) sugarcane bagasse ash applied in coverage soil and ii) filter cake applied between the lines of culture in different doses. We assess the impact of these treatments on the content and quality of soil organic matter and carbon sequestration capacity. To determine if treatments can be considered environmentally sustainable and carbon sequestration we embrace the selective preservation as a retention mechanism of soil organic matter, which leads to accumulation of chemical organic compounds recalcitrant. We use bidimensional fluorescence UV-Visible spectroscopy and fluorescence excitation-emission matrix to assess the fraction of soil humic acid, the laser-induced fluorescence spectroscopy (LIF) for observing the whole organic matter and laser breakdown induced spectroscopy (LIBS) used as a new tool to assess the soil carbon content. The soil treatment with sugarcane bagasse ash had increased carbon stock in dose 40 t / ha. In humic acid fraction did not observe any change in the degree of humification treatment with AML, but there was an increase of carbonyl groups, which are associated with increased intermolecular interactions and enhancing the complexation of metals with humic acid. Our results suggest a possible improvement in crop growth conditions with an increase of aliphatic groups in MOS. The filter cake is no carbon content recorded, also did not observe any impact on soil organic matter with the incorporation of filter cake although this is a product rich in organic matter. In this context, we conclude that there was no negative impact on the carbon stock and quality of soil organic matter under treatment addition of sugarcane bagasse ash and filter cake.