Estudo da variação da relação SIO₂/AI₂O₃ na produção de geopolímeros para imobilizar contaminantes

Abstract

Geopolímeros são polímeros inorgânicos formados a partir da reação exotérmica entre um precursor aluminossilicato reativo e uma solução ativadora, promovendo a dissolução dos aluminossilicatos e formação de oligômeros Si-O-Al. A relação SIO₂/AI₂O₃ influencia o arranjo tridimensional do material e suas propriedades. Uma das características do material é a capacidade de retenção de contaminantes metálicos, que podem ficar retidos por combinação química, ligação eletrostática e encapsulamento físico. Em 2014, cerca de 4,5% do lixo eletrônico global gerado foi devido à presença do cobre e cobalto presentes nas placas de circuito, cabeamento e baterias de lítio. Os processos de destinação desses resíduos tem elevado custo e consumo energético. Este trabalho avaliou os efeitos das relações molares SiO2/Al2O3 na produção dos geopolímeros à base de metacaulim para imobilização de cobre ou cobalto. Foram preparados geopolímeros de referência (sem cobre ou cobalto), e geopolímeros com 0,1% em massa de cobre ou cobalto nas razões molares SiO2/Al2O3= 3,0, 3,25 e 4,0. Foram verificados o tempo de pega, resistênciaà compressão, e testes de lixiviação. Observou-se um aumento no tempo de pega dos geopolímeros com o aumento da relação molar SIO₂/AI₂O₃. As resistências mecânicas dos geopolímeros de referência aos 28 dias variaram de 3 a 8 MPa com o aumento da relação molar SIO₂/AI₂O₃. Os geopolímeros com cobalto alcançaram até 9 MPa de resistência à compressão, e os geopolímeros com o cobre até 12 MPa. Geopolímeros com razão molar SiO2/Al2O3= 4,0 tiveram capacidade de retenção de 99% para o cobre e 88% para o cobalto.