Transformação de resíduos ceramistas em estruturas cúbicas de CaO para aplicações industriais

Resumo

A geração de resíduos pela indústria ceramista, especificamente cinzas ricas em cálcio, representa um desafio ambiental significativo. A reutilização desses resíduos traz diversos benefícios, pois, além de minimizar o impacto ambiental, gera valor agregado ao transformá-los em uma fonte de óxido de cálcio (CaO). Estudos mostram que  o resíduo ceramista tem sido amplamente utilizado em aplicações industriais, sendo um potencial precursor para a síntese de materiais estruturados de óxido de cálcio, o que torna todo o processo mais  econômico e ambientalmente amigável. O CaO estruturado possui uma ampla gama de aplicações, podendo ser utilizado como catalisadores heterogêneos na produção de biodiesel e como adsorventes. Nesse estudo, explorou-se a reutilização do resíduo ceramista  como fonte de óxido de cálcio para a produção de catalisadores estruturados. Para a síntese do CaO o resíduo foi submetido a um processo de purificação, no qual foi utilizada uma solução de ácido clorídrico (HCl) 1:1 para promover a formação de CaCl₂, seguida da adição de uma solução de carbonato de sódio (Na₂CO₃) 1M, resultando em um precipitado mais puro de carbonato de cálcio (CaCO₃). Esse precipitado foi analisado por termogravimetria (TG/DTG), difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Com base nos resultados de TG, a temperatura de 800 °C foi escolhida para a calcinação em forno mufla, com uma taxa de aquecimento de 10 °C.min⁻¹. Após purificação e tratamento térmico, o resíduo foi submetido a um tratamento hidrotérmico em meio alcalino a 180 °C, durante 36 horas. O material obtido foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). De acordo com os dados obtidos pelo FRX observou-se a eficiência do tratamento onde o  estado in natura, o resíduo apresentava um teor de cálcio de 80% e com o tratamento de purificação, foi alcançando teores de 92%. A análise termogravimétrica para o resíduo purificado indicou a degradação do CaCO₃ entre 590 e 700 °C, justificando a escolha de 800 °C para a calcinação. Os resultados de  difração de raios X confirmou a transformação do CaCO₃ em CaO após o tratamento térmico, com picos bem definidos e característicos do CaCO₃ na fase romboédrica para o material purificado e do CaO na fase cúbica para o material tratado termicamente com a ausência de fases carbonáticas  tendo como referência as cartas  JCPDS 85-1108 e JCPDS 75-0264 respectivamente. As imagens de MEV revelaram uma morfologia cúbica, com tamanho  variando entre 119 e 288 μm, o que potencializa suas aplicações catalíticas. Dessa forma, esse trabalho mostrou uma alternativa viável de reutilização de resíduos industriais da atividade ceramista, agregando valor ao subproduto e oferecendo um material promissor para diversas aplicações industriais.