Análise de viabilidade para implantação de cura com CO<sub>2</sub> em uma indústria de blocos de concreto na região de São Paulo

Fortunato, Lívia Regueira; Parsekian, Guilherme Aris; Neves Junior, Alex

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 15 (6) • 2022 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952022000600007 copiar

Análise de viabilidade para implantação de cura com CO₂ em uma indústria de blocos de concreto na região de São Paulo

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

resumo:

A análise de viabilidade de projetos determina se o projeto deve ou não ser colocado em prática e pode ser realizada a partir de diferentes esferas: estratégica, técnica, operacional, legal, econômico-financeira, ambiental, mercadológica, política, fiscal, localização, entre outras. As referidas análises não são excludentes, por conseguinte, é possível que para um único projeto sejam realizadas todas elas. No entanto, este trabalho terá enfoque na análise da viabilidade técnica do projeto inovador de implementação da cura química com CO₂ em fábrica de blocos de concreto na região de São Paulo. Para tanto, será apresentada uma visão geral do processo de cura com CO₂ e possíveis modificações para realizá-la na indústria, além da identificação de fontes locais de CO₂ e custo de entrega, necessidades de mudanças na câmara de cura, aquisição de novos equipamentos, possíveis melhores definições sobre temperatura ideal, umidade e concentração de CO₂. Casos de sucesso internacionais são apresentados. O estudo conclui que a tecnologia pode ser facilmente implantada na região, com poucas mudanças no processo produtivo da planta e na câmara de cura. Dependendo da distância da fábrica ao fornecedor de CO₂, poderá haver um aumento de 4% a 14% no custo do bloco. Considerando a produção brasileira de blocos de concreto, até 168.780 toneladas de CO₂ por ano podem ser sequestradas, este valor equivale ao sequestro de CO₂ realizado por 21.100 árvores.

Palavras-chave:
Análise; viabilidade; técnica; cura; CO₂

Authors	Samples	Time and type of initial cure (h)	Carbonation curing time (h)	Carbonation Chamber				CO₂ absorption (%)	Compressive strength
Authors	Samples	Time and type of initial cure (h)	Carbonation curing time (h)	CO₂ concentration (%)	Pressure (MPa)	T (°C)	RH (%)	CO₂ absorption (%)	Compressive strength
[³3 G. Ye, "Carbon dioxide uptake by concrete through early-age curing", MSc dissertation, Dept. Civil Eng. Applied Mech., McGill Univ., Montreal, Canada, 2003.]	Cubes (100×100mm) dry concrete	no initial cure	2	100	0.5	environment	-------	7.0 - 8.0	˃ 40 MPa after 2hs of carbonation
[¹⁶16 Y. Shao, S. Monkman, and E. S. Yuan, "Market analysis of CO2 sequestration in concrete building products", in Proc. 2nd Int. Conf. Sustain. Constr. Mater. Tech., Italy, Ancona, 28-30 June, 2010.]	Concrete masonry units and concrete units for pavement (w/c=0,25)	no initial cure	2	100	0.5	45-95	-------	9.8	10.3 MPa after 2 hours of carbonation ~ 50% increase compared to the reference at 28 days)
[¹⁶16 Y. Shao, S. Monkman, and E. S. Yuan, "Market analysis of CO2 sequestration in concrete building products", in Proc. 2nd Int. Conf. Sustain. Constr. Mater. Tech., Italy, Ancona, 28-30 June, 2010.]	Cement bead board comprised cement paste and expanded polyethylene beads (w/c=0,36)	no initial cure	2	100	0.5	45-95	-------	12.2	7.8 MPa after 2 hours of carbonation, same value was obtained for reference boards at 28 days
[⁴4 Shao, Y., Zhou, X. and Monkman, S., A new CO2 sequestration process via concrete products production’, in IEEE EIC Climate Change Technology, Ottawa, ON, Canada, 10-12 May, 2006.]	Concrete masonry units	no initial cure	2	100	0.15	environment	-------	8.2 - 10.6	Increase of compressive strength of 78% in relation to the reference
[⁵5 Y. Shao, and X. Lin, "Early-age carbonation curing of concrete using recovered CO2", Concr. Int., v. 33, pp. 50-56, 2011.]	Concrete units for pavement (10x20x64mm) (w/c=0,4)	2 - 19 wet curing	4 - 5	99,5	0.15	56	65	3.4 -7.4	Tests done after 24 hours of production: 31MPa (after 4hs of carbonation) and 46 MPa (after 5hs of carbonation)
[⁵5 Y. Shao, and X. Lin, "Early-age carbonation curing of concrete using recovered CO2", Concr. Int., v. 33, pp. 50-56, 2011.]	Zero slump concrete samples (127×76×20 mm)	no initial cure	2	99,5	0.15	40 - 56	65	11.7	9.6 MPa (after 2hs of carbonation) ~ 60% increase compared to the reference at 28 days)
[¹⁷17 V. Rostami, Y. Shao, and A.J. Boyd, "Microstructure of cement paste subject to early carbonation curing," Cem. Concr. Res., vol. 42, no. 1, pp. 186-193, 2012.]	Cement paste, (14×14×6mm) (w/c = 0.36)	18 wet curing	2	99,5	0.15	environment	-------	8.9	76.8 MPa without water spray and 123,7 MPa with water spray after carbonation
[¹⁸18 Boyd, A. J., Rostami, V. and Shao, Y., "Carbonation curing versus steam curing for precast concrete production", J. Mater. Civ. Eng., vol. 24, no. 9, pp. 1221-1229, 2012.]	Zero slump concrete samples w/c = 0,36	18 air curing	2	100	0.15	25	-------	6.9 - 7.3	28.8 MPa without water spray and 38.9 MPa with water spray after carbonation
[¹⁹19 H. El-Hassan, Y. Shao, and Z. Ghouleh, "Effect of initial curing on carbonation of lightweight concrete masonry units", ACI Mater. J., vol. 110, no. 4, pp. 441-450, 2013.]	Concrete masonry unit w/c=0,40	0, 4, 6, 8, 18 air curing	2, 4, 96	100	0.01	25	50	9.0 - 35.0	Compressive strength with water spray after carbonation comparable to non-carbonated ones with thermal curing
[²⁰20 B. Zhan, C. Poon, and C. Shi, "CO2 curing for improving the properties of concrete blocks containing recycled aggregates," Cement Concr. Compos., vol. 42, pp. 1-8, 2013.]	Concrete masonry units with recycled aggregates	no initial cure	6, 12, 24	100	0.01	--------	-------	22.49- 43.96	Compressive strength gains ranging from 108% to 151% within 24 hours of carbonation
[²¹21 El-Hassan, H. and Shao, Y., "Early carbonation curing of concrete masonry units with Portland limestone cement", Cem & Concr. Compos., vol. 62, pp. 168-177, 2015. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2015.07.004. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.201... ]	Concrete masonry unit with blast furnace slag produced in manual factory (127×76×38 mm)	0, 4, 6, 8, 18 thermal curing	2, 4, 96	100	0.1	25	50	8.3 - 35.1	Compressive strength with water spray after carbonation comparable to non-carbonated ones with thermal curing
[²²22 D. MacMaster, and O. Tavares, "Carbon sequestration of concrete masonry units," ACI Mater. J., vol. 112, no. 6, pp. 775-780, 2015.]	Concrete Masonry Units	not executed	2	100	1.39	30	50	8.62	After 2 hours, net compressive strength of 35.72MPa carbonated Concrete masonry units and 10.14MPa steam cured concrete Masonry Units
[¹⁵15 L. R. Fortunato, G. A. Parsekian, and A. Neves Jr., "CO2 capture of concrete units for pavement through accelerated carbonation cure", Int. J. Mason. Res. Innov., vol. 7, no. 3, pp. 233-265, 2022.]	Concrete unit for pavement (100×200×60 mm)	12 hours outdoor cure and 12 hours initial steam cure	4 and 16	20	0,1	23	65	1.5% - 5.1%	At 02 days, the compressive strength of the carbonated pieces was superior to the reference and at 28 days too

Mix	Cement (kg)	Fine gravel (l)	Crushed sand (l)	Dust of stone (l)	Water (l)	Admixture (l)	Water/cement factor
Concrete masonry units	40	160	160	240	50	0,1	1,25

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[1] Corresponding author: Lívia Regueira Fortunato. E-mail: liviarfortunato@hotmail.com

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