Análise integrada do resíduo de bauxita e do Combustível Derivado de Resíduos: revisões, caracterização e produção de compósitos para aplicação na indústria cimenteira
| dc.contributor.advisor-co1 | Nakashima, Gabriela Tami | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6568518277464223 | |
| dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0001-7437-4521 | |
| dc.contributor.advisor1 | Yamaji, Fábio Minoru | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4787449634914831 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-0908-8163 | |
| dc.contributor.author | Veloso, Maria Cecíllia Ramos de Araújo | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/9528411343384919 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-8053-180X | |
| dc.date.accessioned | 2025-08-12T13:56:14Z | |
| dc.date.issued | 2025-06-25 | |
| dc.description.abstract | The aim of this work was to deepen the understanding of bauxite residue (BR) (originating from aluminum production) and Refuse-Derived Fuel (RDF) (originating from municipal and industrial solid waste) in Brazil and worldwide, as well as to produce and evaluate a composite formulated with these materials, capable of acting simultaneously as a fuel and as a clinker component in the cement industry. The work is organized into five chapters. Chapter 1 presents a literature review; Chapters 2 and 3 include systematized quantitative and qualitative literature reviews on BR and RDF; Chapter 4 presents an experimental characterization of RDF; and Chapter 5 covers the production and evaluation of the composite material. The systematized review on BR was based on the analysis of 1,539 scientific articles indexed in the Web of Science database between 1995 and 2024. The main trends and applications of BR were mapped, with emphasis on its use in the production of materials. The analysis also revealed knowledge gaps regarding BR and differences in research between the Brazilian and global contexts. The systematized review on RDF was based on the analysis of 774 articles, 16 of which had Brazilian authorship. The study showed that, although RDF has great potential as an alternative energy source, its properties and regulatory requirements limit broader adoption. It also demonstrated that Brazil needs to advance in the waste-to-energy context, and that RDF in the country is almost exclusively associated with use in cement plants. The characterization of RDF included the following analyses: gravimetric composition, moisture content, volatile matter, ash content, fixed carbon, higher heating value, elemental and mineralogical analyses. The data obtained provided insights into the thermal behavior of RDF, its potential as an alternative fuel, and the challenges of its utilization. Finally, a composite material was developed by combining BR and RDF in different proportions, aiming to produce a solid fuel with dual function: thermal energy generation and use as raw material for clinker. The composite was produced by a thermo-rotational process and evaluated in terms of energy properties and ash composition, with emphasis on the enrichment in metallic oxides provided by the BR, favoring its use in cement kilns. The results indicated that all composites maintained properties compatible with thermal applications and presented an optimized elemental composition for their use as clinker raw material, reinforcing the dual potential: as an alternative fuel and as a mineral input. As a general contribution, this work integrates different approaches to propose viable and sustainable solutions for waste utilization, with potential positive environmental impact and alignment with the Sustainable Development Goals. | eng |
| dc.description.resumo | O objetivo deste trabalho foi aprofundar o entendimento sobre o resíduo de bauxita (RB) (proveniente da produção de alumínio) e o Combustível Derivado de Resíduos (CDR) (proveniente de resíduos sólidos urbanos e industriais) no Brasil e no mundo, além de produzir e avaliar um compósito formulado com esses materiais, capaz de atuar simultaneamente como combustível e como componente do clínquer na indústria cimenteira. O trabalho foi organizado em cinco capítulos. O Capítulo 1 apresenta uma revisão bibliográfica, os Capítulos 2 e 3 contemplam revisões sistematizadas da literatura de caráter quantitativo e qualitativo sobre o RB e o CDR, o Capítulo 4 traz uma caracterização experimental do CDR e o Capítulo 5 apresenta a produção e avaliação do material compósito. A revisão sistematizada sobre o RB teve como base a análise de 1.539 artigos científicos indexados na base Web of Science no período de 1995 a 2024. Foram mapeadas as principais tendências e aplicações do RB, com destaque para seu uso na produção de materiais. A análise também revelou lacunas de conhecimento sobre o RB e diferenças na pesquisa entre o cenário brasileiro e mundial. A revisão sistematizada sobre o CDR foi realizada com a análise de 774 artigos, sendo 16 com autoria brasileira. O estudo demonstrou que, embora o CDR tenha grande potencial como fonte energética alternativa, suas propriedades e exigências regulatórias limitam sua adoção mais ampla. Ainda, demonstrou que o Brasil necessita avançar no contexto waste-to-energy e que o CDR no país está quase que exclusivamente relacionado ao uso em cimenteiras. Entre as análises realizadas na caracterização do CDR: composição gravimétrica, umidade, teor de voláteis, cinzas, carbono fixo, poder calorífico superior, análise elementar e mineralógica. Os dados obtidos forneceram subsídios para o entendimento do comportamento térmico do CDR, do seu potencial como combustível alternativo e das dificuldades na sua utilização. Por fim, foi desenvolvido um material compósito combinando o RB e o CDR em diferentes proporções, visando à produção de um combustível sólido com dupla função: geração de energia térmica e atuação como matéria-prima para o clínquer. O compósito foi produzido por processo termo-rotacional e avaliado quanto às propriedades energéticas e composição das cinzas, com destaque para o enriquecimento em óxidos metálicos proporcionado pelo RB, favorecendo o uso em fornos de cimento. Os resultados indicaram que todos os compósitos mantiveram propriedades compatíveis com aplicações térmicas e apresentaram composição elementar otimizada para sua utilização como matéria-prima do clínquer, reforçando o duplo potencial: como combustível alternativo e como insumo mineral. Como contribuição geral, o trabalho integra diferentes abordagens para propor soluções viáveis e sustentáveis no contexto do aproveitamento de resíduos, com potencial impacto ambiental positivo e alinhamento com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável. | por |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.description.sponsorshipId | Processo nº 140623/2021-3, Doutorado Acadêmico de Inovação (DAI), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.identifier.citation | VELOSO, Maria Cecíllia Ramos de Araújo. Análise integrada do resíduo de bauxita e do Combustível Derivado de Resíduos: revisões, caracterização e produção de compósitos para aplicação na indústria cimenteira. 2025. Tese (Doutorado em Planejamento e Uso de Recursos Renováveis) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22558. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22558 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus Sorocaba | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Planejamento e Uso de Recursos Renováveis - PPGPUR-So | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Resíduo de Bauxita | por |
| dc.subject | Combustível Derivado de Resíduos | por |
| dc.subject | Valorização de Resíduos | por |
| dc.subject | Propriedades Físico-Químicas | por |
| dc.subject | Sustentabilidade Industrial | por |
| dc.subject | Waste-To-Energy | eng |
| dc.subject | Bauxite Residue | eng |
| dc.subject | Refuse-Derived Fuel | eng |
| dc.subject | Waste Valorization | eng |
| dc.subject | Physicochemical Properties | eng |
| dc.subject | Industrial Sustainability | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS AGRARIAS | |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL::ENERGIA DE BIOMASSA FLORESTAL | |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL | |
| dc.title | Análise integrada do resíduo de bauxita e do Combustível Derivado de Resíduos: revisões, caracterização e produção de compósitos para aplicação na indústria cimenteira | por |
| dc.title.alternative | Integrated analysis of bauxite residue and Refuse-Derived Fuel: reviews, characterization, and composite production for application in the cement industry | eng |
| dc.type | Tese |
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