Estudo sobre impactos de microfibras eletrofiadas de resíduos de poliestireno em tijolo de geopolímero baseado em caulim do Amazonas, tratado termicamente

Abstract

Entre os vários e graves problemas ambientais atualmente, destacam-se as mudanças climáticas, emissão de dióxido de carbono e a produção de resíduos de plásticos. Os plásticos representam 12% do lixo gerado mundialmente. Aliado a isso, o setor da construção demanda por produtos que amenizem problemas ambientais. Reaproveitar os resíduos plásticos em produtos para construção é uma forma de contribuir para redução desses impactos. Dentro desse contexto, este estudo visa investigar os impactos da inserção de resíduos de poliestireno (PS) em forma de microfibras eletrofiadas nas microestruturas, nas propriedades mecânicas e na condutividade térmica dos tijolos de geopolímeros. Foram realizadas as seguintes etapas: tratamento térmico do caulim, produção de microfibras eletrofiadas a partir de resíduos de copos de poliestireno pós-consumo, e finalmente produção de tijolo de geopolímero com microfibras eletrofiadas. O tratamento térmico do caulim levou ao aumento da fração amorfa a 91,62% em 700° C, tornando a metacaulinita mais reativa e produzindo pasta geopolimérica com resistência à compressão de até 30 MPa. Para a produção de tijolo de geopolímero, foram misturados solo, metacaulinita, ativadores silicato sódio e hidróxido de sódio (12 mol/L) e microfibras de PS eletrofiadas (MPS). Para caracterização das matérias-primas e tijolos, foram realizadas as análises de DRX, com quantificação de fases pelo método de refinamento de Rietveld, FRX, TG/DTG, MEV, EDS, FTIR, granulometria a laser, ensaios de consistência do solo, análise granulométrica, resistência à compressão, resistência à flexão e condutividade térmica. A amostra com teor 0,45% de MPS atingiu 2,88 MPa de resistência à flexão, 19% superior que amostra sem microfibras. A amostra com 0,45% com teor de MPS obteve 8,04 MPa de resistência à compressão, 2% maior que amostra sem microfibra. A amostra com 1,8% de teor de MPS obteve 0,64 W/mK de condutividade térmica, 34,5% menor que a amostra de referência.

Among the many serious environmental problems currently facing the earth, climate change, carbon dioxide emissions and the production of plastic waste stand out. Plastics account for 12% of the waste generated worldwide. In addition, the construction sector demands products that relieve environmental problems. Reusing plastic waste in construction products is one way to help reduce these impacts. Within this context, the present study aims to investigate the impacts of the incorporation of polystyrene (PS) waste in the form of electrospun microfibers in the microstructure, the mechanical properties and thermal conductivity of geopolymer bricks. The following steps were carried out: thermal treatment of kaolin, production of electrospun microfibers from post-consumer polystyrene cup waste, and finally production of geopolymer brick with electrospun microfibers. The thermal annealing of kaolin led to an increase in the amorphous fraction to 91.62% at 700°C, making the metakaolinite more reactive, producing geopolymer paste with compressive strength of up to 30 MPa. For the production of geopolymer bricks, soil, metakaolinite, sodium silicate and sodium hydroxide activators (12 mol/L) and electrospun PS microfibers (MPS) were mixed. To characterize the raw materials and bricks, XRD analyses were performed, with phase quantification by the Rietveld method, along with XRF, TG/DTG, SEM, EDS, FTIR, laser granulometry, soil consistency tests, granulometric analysis, compressive strength, flexural strength and thermal conductivity. The sample with 0.45% of MPS proportion achieved 2.88 MPa of flexural strength, 19% higher than the sample without microfibers. The sample with 0.45% MPS content obtained 8.04 MPa of compressive strength, 2% higher than the sample without microfibers. The sample with 1.8% MPS content obtained 0.64 W/mK of thermal conductivity, 34.54% lower than the reference sample.