Produção de concreto geopolimérico utilizando cinza de lagoa não processada como agregado miúdo e cinza de lagoa moída como aglutinante

Transformando Resíduos de Usinas em Recurso para Construção

Usinas termelétricas a carvão deixam montes de cinzas que frequentemente são encaminhadas para grandes lagoas e ali permanecem por anos. Essas lagoas de cinza ocupam terreno, liberam poluentes e representam um vasto recurso subaproveitado. Este estudo investiga se essa cinza de lagoa pode ser transformada em um ingrediente-chave de um concreto mais favorável ao clima, potencialmente reduzindo emissões de carbono enquanto remedia um resíduo industrial persistente.

Das Lagoas de Cinza ao Novo Concreto

A cinza armazenada em lagoas é uma mistura de partículas finas e grossas que ficaram imersas em água por longos períodos. Os autores chamam o material retirado diretamente dessas lagoas de "cinza de lagoa não processada" e examinam duas formas de usá‑la no concreto geopolimérico, um tipo de concreto que se apoia em subprodutos industriais em vez do cimento tradicional. Primeiro, substituem a areia natural normalmente usada no concreto pela cinza de lagoa não processada, em etapas que vão de uma pequena fração até 100%. Em segundo lugar, moem mecanicamente parte da cinza de lagoa até obter um pó mais fino, denominado cinza de lagoa moída, e o utilizam para substituir parcial ou totalmente a cinza volante, um aglutinante comum nas misturas geopoliméricas.

Projetando uma Mistura Mais Verde

Em todas as misturas, a cola ligante é formada ativando pós aluminosilicatados com uma solução de hidróxido de sódio e silicato de sódio, enquanto uma proporção fixa de escória de alto-forno fornece cálcio extra para acelerar a cura. Os pesquisadores confeccionaram muitos lotes de concreto, variando quanto da areia natural foi trocada pela cinza de lagoa não processada e quanto do aglutinante de cinza volante foi substituído pela sua versão moída. Em seguida, curaram os espécimes à temperatura ambiente, evitando a cura térmica de alta energia frequentemente associada aos geopolímeros, e mediram a trabalhabilidade do concreto fresco, sua resistência ao longo do tempo e seu comportamento frente à exposição a produtos químicos agressivos.

Resistência com Menos Areia Natural

Substituir a areia natural por cinza de lagoa não processada tornou o concreto fresco mais rígido e mais difícil de manusear, principalmente porque as partículas de cinza são muito porosas e muito mais finas que a areia convencional, absorvendo mais líquido. No entanto, o impacto na resistência foi surpreendentemente modesto: mesmo quando a cinza de lagoa substituiu totalmente a areia natural, a resistência à compressão aos 28 dias caiu apenas cerca de 7% e atingiu aproximadamente 40 megapascais após cura mais prolongada — suficiente para muitas aplicações estruturais. Análises microscópicas e por infravermelho revelaram que a cinza de lagoa não é inteiramente inerte; seus componentes reativos se incorporam à rede geopolimérica ao longo do tempo, preenchendo poros e ajudando o concreto a continuar ganhando resistência entre 28 e 56 dias.

Moagem da Cinza e Enfrentando Condições Severas

Moer a cinza de lagoa até um pó mais fino aumentou seu teor de sílica reativa, mas ainda assim ela ficou atrás da cinza volante convencional como aglutinante. Quando a cinza volante foi progressivamente substituída por cinza de lagoa moída, as resistências em idades iniciais permaneceram semelhantes porque o componente de escória dominou a reação precoce. Em idades mais avançadas, porém, as misturas com maior quantidade de cinza de lagoa moída desenvolveram resistência ligeiramente inferior e uma estrutura interna um pouco mais grosseira. Os testes de durabilidade apresentaram um quadro mais nuançado: todos os concretos geopoliméricos mostraram maior resistência ao ácido sulfúrico do que o concreto de cimento comum, que sofreu elevada perda de massa e resistência devido à formação de gesso e outros produtos expansivos. Ainda assim, em um teste de permeabilidade a íons cloreto, o concreto cimentício teve o melhor desempenho, com as misturas geopoliméricas — especialmente as ricas em cinza de lagoa moída — exibindo permeabilidade moderada.

O Que Isso Significa para a Construção Futura

Para não‑especialistas, a conclusão principal é que grande parte da cinza acumulada em lagoas de usinas pode ser transformada em um ingrediente útil para concretos mais verdes. Ao usar cinza de lagoa não processada como toda a areia e cinza de lagoa moída como parte do aglutinante, os pesquisadores produziram um concreto geopolimérico curado à temperatura ambiente com resistência estrutural moderada, com até cerca de 37% de seus sólidos provenientes desse resíduo. Ele é menos trabalhabil e um pouco mais permeável ao sal do que o concreto padrão, mas resiste muito melhor a ambientes ácidos, tornando‑o promissor para pisos industriais ou tubos de esgoto. Com aperfeiçoamentos adicionais — como aditivos mais reativos e ativadores secos mais seguros e fáceis de manusear — essa abordagem poderia ajudar a transformar um grande problema de poluição em um recurso valioso para a construção.

Citação: Vidyadhara, V., Gowda, T.S. & Ranganath, R.V. Geopolymer concrete production by utilizing unprocessed pond ash as fine aggregate and ground pond ash as binder. Sci Rep 16, 9041 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38814-y

Palavras-chave: concreto geopolimérico, cinza de lagoa, reutilização de cinza de carvão, construção sustentável, concreto resistente a ácidos