Avaliação da Carbonatação Induzida por Nucleação em Cimento de MgO Reativo por Meio de Técnicas Mecânicas, Térmicas, Espectroscópicas e Microestruturais

• Processo: 25/11339-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 28 de novembro de 2025
• Data de Término da vigência: 27 de novembro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Construção Civil
• Pesquisador responsável: Holmer Savastano Junior
• Beneficiário: Adriano Galvão de Souza Azevedo
• Supervisor: Cise Unluer
• Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Manchester, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 24/02445-4 - Uso de Sementes de Nucleação no Aumento da Captura e Mineralização do CO2 Proveniente da Indústria Sucroalcooleira em Fibrocimentos Low-Carb, BP.PD
• Assunto(s): Materiais não metálicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Accelerated carbonation | CO2 mineralization | Low-Carb cement | MgO-based cement | Nucleation seeds | Spectroscopic and Microstructural Techniques | Materiais Não Metálicos

Resumo

Este projeto propõe uma investigação inovadora sobre o uso estratégico de sementes de nucleação (magnesita e hidromagnesita) para otimizar a cinética de hidratação e carbonatação em cimentos de MgO reativo, visando aumentar significativamente a taxa de captura e mineralização de CO¿. O estudo combina abordagens experimentais avançadas de análise microestrutural para elucidar os mecanismos fundamentais pelos quais as sementes de nucleação promovem a formação acelerada de carbonatos de magnésio hidratados (HMCs), a densificação da matriz cimentícia e o aprimoramento das propriedades mecânicas. Durante o estágio na Universidade de Manchester, serão realizadas análises pioneiras de microtomografia computadorizada (Micro-CT) em alta resolução (voxel de 2-5 ¿m) para quantificar tridimensionalmente a evolução da porosidade, distribuição de fases e grau de carbonatação em tempo real. Esses dados serão correlacionados com resultados de calorimetria isotérmica para monitorar a cinética das reações, espectroscopia Raman/FTIR para identificação molecular das fases e SEM/EDS para análise morfo-composicional. A integração dessas técnicas permitirá estabelecer relações quantitativas entre microestrutura, eficiência de carbonatação e desempenho mecânico. Os resultados serão aplicados no desenvolvimento de compósitos cimentícios reforçados com fibras vegetais, otimizados para máxima captura de CO¿, com projeção de sequestro superior a 100 kg/m³. Paralelamente, será realizada uma análise técnico-econômica detalhada sobre a viabilidade de utilizar o CO¿ gerado pela indústria sucroalcooleira brasileira (aproximadamente 956 kg CO¿ por tonelada de etanol) na carbonatação acelerada desses materiais. Esta abordagem promete impactos científicos significativos através do avanço no entendimento dos mecanismos de nucleação heterogênea em cimentos de MgO, com publicação de artigos de alto impacto. No âmbito tecnológico, o desenvolvimento de compósitos com maior capacidade de sequestro de CO¿ contribuirá para a construção civil sustentável. O impacto industrial será alcançado através da proposição de um modelo circular que integra a cadeia produtiva de etanol à produção de materiais de construção descarbonizados. A colaboração com o grupo da Profa. Cise Unluer, especialista em carbonatação de cimentos, garantirá acesso a técnicas de ponta e metodologias inovadoras, posicionando o Brasil na vanguarda da pesquisa em materiais de construção sustentáveis. Os resultados terão aplicação direta no setor produtivo, alinhando-se às políticas de bioeconomia e neutralidade carbônica do país.