Cinza a partir do bagaço da cana-de-açúcar reutilizada como parte integrante em argamassas e concretos na indústria civil

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CINZA A PARTIR DO BAGAÇO DA
CANA-DE-AÇÚCAR REUTILIZADA
COMO PARTE INTEGRANTE EM
ARGAMASSAS E CONCRETOS NA
INDÚSTRIA CIVIL
Sandra Tatiane Martins Oliveira (UNINOVE)
engsandratati@gmail.com
Amanda Carvalho Miranda (UNINOVE)
mirandaca1@hotmail.com
Silverio Catureba da Silva Filho (UNINOVE)
silverio@uninove.br
ROGERIO BONETTE KLEPA (UNINOVE)
klepao@gmail.com
Este trabalho teve como objetivo, demonstrar o processo da biomassa
da cana-de-açúcar com o uso da cinza como resíduo do bagaço na
construção civil. A metodologia utilizada foram pesquisas
bibliográficas onde pôde-se extrair informações sobre o assunto
abordado: bagaço da cana-de-açúcar, a qual é destinado sua queima
em caldeira para gerar energia renovável e com o resíduo desse
processo é gerada a cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBCA). A
reciclagem de resíduos é registrada como sendo o melhor método para
os problemas ambientais atuais, como a carência de recursos naturais
e o descarte incorreto desses resíduos. Esta pesquisa é demonstra
através de estudo a utilização da CBCA, por possuir características
granulométricas que podem ser agregadas como adição mineral e,
tornar-se um material semelhante à areia natural, cristalina e com alto
teor de sílica transformando-se em um reforço, onde tem a função de
substituir parte do cimento em argamassas e concretos em massa em
torno de 30%, além de se tornar grande potencial sustentável. O
conceito adotado foi de demonstrar a aplicação da cinza da cana-de-
açúcar obtida, perante as condições da queima controlada, com a
finalidade de melhoria nas características, por possuir uma resistência
semelhante ao concreto.
Palavras-chave: adição mineral, biomassa, bagaço, fibrocimento,
cana-de-açúcar
XXXVII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
“A Engenharia de Produção e as novas tecnologias produtivas: indústria 4.0, manufatura aditiva e outras abordagens
avançadas de produção”
Joinville, SC, Brasil, 10 a 13 de outubro de 2017.

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1. Introdução
Atualmente, o consumo mundial de energia vem crescendo constantemente. Nas últimas
décadas, esta demanda de energia baseia-se principalmente em fontes não renováveis, o que
vem desencadeando uma série de questionamentos em relação ao abastecimento energético,
ao equilíbrio ambiental e econômico (CARON et al.,2015).
Muitos países buscam informações e soluções alternativas através da utilização de fontes
renováveis, a fim de minimizar os problemas, incluindo nesse contexto a biomassa florestal.
Esta é uma das alternativas viáveis para abrandar o aumento da concentração e minimizando o
CO2 na atmosfera juntamente com o carbono das plantas arbóreas (CARON et al., 2015).
Com o processo da cana é obtido o bagaço e o caldo que contém a sacarose. Através do caldo
se produz açúcar, etanol com a fermentação seguida da destilação. Com a cana, é feita a
limpeza e o esmagamento, em seguida o caldo é separado a partir do bagaço. Utilizam-se duas
técnicas diferentes: a extração por moagem ou a extração por difusão. Ambos os processos
dão origem ao bagaço de cana, porém com características diferentes (CARVALHO, 2015).
Dentro deste contexto, o setor sucroalcooleiro é uma das atividades econômicas mais antigas
no Brasil, tornando-se o país com a maior produção de cana de açúcar. A produção acontece o
ano inteiro e as regiões Sul, Sudeste, Centro Oeste e Nordeste, que são as mais produtivas.
Estima-se que o país deve alcançar uma produtividade maior que 3,25%, até 2018 / 2019, e
colher 47,34 milhões de toneladas do produto, corresponde a um acréscimo de 14,6 milhões
de toneladas em relação ao período 2007/2008 (MINOSSO,2016).
Os principais subprodutos da indústria sucroalcooleira são folhas e pontas, água de lavagem,
bagaço, cinza, torta de filtro, leveduras e vinhaça (AQUINO et al., 2014).
Dentre as principais fontes de energia renováveis limpas, pode-se citar a biomassa do bagaço
de cana-de-açúcar, que será abordado a seguir, sendo utilizada como aplicação na indústria da
construção civil.
A biomassa é formada essencialmente por lenha e por produtos da cana-de-açúcar. Através
dela se produz o etanol, contribuindo na matriz energética e nos últimos 10 anos, os produtos
da cana-de-açúcar obtiveram um aumento na produção de energia primária em 19,1% da
produção de energia interna (CARVALHO, 2015).

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Em 2016 a biomassa gerou cerca de 54 TWh, entretanto o bagaço e a palha da cana obtiveram
uma contribuição de 36 TWh, correspondente à 67%. O bagaço e a palha são subprodutos da
biomassa, já os resíduos de madeira da produção de celulose são o biogás, a casca de arroz,
entre outros (CONACEN, 2017).
A Tabela 1 abaixo representa o potencial energético de alguns tipos de resíduos utilizados no
Brasil, seguido do Gráfico 1 que demonstra o real potencial energético da cana-de-açúcar
comparado aos demais resíduos.
Tabela 1 – Potencial energético de resíduos no Brasil.
RESÍDUO
POTENCIAL (MW)
Resíduo Sólido
Urbano
282,0
Cana-de-açúcar
vinhaça
1.200,0
Soja
3.422,0
Milho
2.406,0
Cana-de-açúcar:
bagaço e tora de filtro
16.464,0
Feijão
143,0
Arroz
175,0
Trigo
228,0
Café
97,0
Cacau
7,0
Coco da Baía
39,0
Castanha de caju
8,0
Aves
137,0
Bovinos
1.032,0
Suínos
122,0
Abatedouros (aves,
bovinos, suínos) e
graxaria
12,0
Laticínios
2,6
Resíduos Florestais
1.604,0
TOTAL
27.380,6
Fonte: (CEMIG, 2016)
Nota-se na Tabela 1, o resíduo gerado correspondente à cana-de-açúcar: bagaço e tora de
filtro tem o maior potencial de 16.464,0 MW, significa que esta biomassa tem o maior recurso
para reaproveitamento das cinzas na construção, tornando-se um fator importante na natureza
e na produção. O Gráfico 1 a seguir demonstra esse potencial em produção convertido para
geração de energia em megawatts.
Gráfico 1 – Potencial energético de resíduos no Brasil representado através porcentagem.

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O cultivo da cana-de-açúcar é um recurso natural e renovável, dela se extrai o etanol, o açúcar
e a energia, além de subprodutos como vinhaça, torta de filtro, bagaço, levedura seca e
partículas de cinza (AQUINO et al., 2014).
MINOSSO (2016) relata que após extração do caldo, o bagaço é queimado nas caldeiras para
gerar combustível, nessa queima, o vapor d’água é utilizado na produção de açúcar, álcool e
em processos de cogeração de energia elétrica. Surgem também, pesquisas sobre soluções
alternativas de materiais para a construção civil sustentáveis, como é o caso da utilização de
cinzas na fabricação confecção de concreto e argamassa.
Desta forma, este trabalho teve como objetivo demonstrar a utilização da cinza do bagaço de
cana-de-açúcar no reforço em concretos e argamassas na indústria civil como forma de
energia renovável e sustentável.
1.1 A cana-de-açúcar e seus resíduos
O Brasil se tornou o maior fabricante de cana-de-açúcar, tendo como principais regiões de
cultivo o Sudeste e Nordeste. A cana-de-açúcar e seus derivados fazem parte da história e
desenvolvimento do Brasil, tornando-se importante na economia, produção de açúcar e álcool
(MINOSSO, 2016).

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De acordo com a União da Indústria de Cana-de-Açúcar (ÚNICA, 2015) 10.870.647 hectares
na região Centro-Sul foram responsáveis por 87% da produção nacional, 632.127 milhões de
toneladas de safra moída. Estima-se que a cinza residual, será produzida por volta de 4
milhões de toneladas.
Uma tonelada de cana gera 320 kg de bagaço, sendo que 90% utilizados na geração de
energia. Um ponto positivo do bagaço é de poder gerar energia na sua própria usina,
reduzindo custos e ser sustentável. A capacidade de cogeração de energia com o bagaço
corresponde à 1650 MW ou 2% da demanda nacional (COSTA et al., 2012).
Segundo ABNT (2014) referente a norma NBR 12653/ 2014, materiais pozolânicos
classificam-se como materiais silicosos ou sílico aluminosos, por possuírem pouca ou
nenhuma propriedade cimentícia, quando distribuídos finamente e com a presença de
umidade, reagem quimicamente com o hidróxido de cálcio, à temperatura ambiente para a
formação de propriedades cimentícia.
De acordo com LIMA (2016), o processo de moagem exerce efeito sobre a atividade
pozolânica, através da diminuição das partículas da cinza do bagaço, pois o aumento da
superfície específica das partículas demonstra o aumento na reação do material.
Segundo MINOSSO (2016), a cinza do bagaço pode reagir melhor por diferentes fatos, uma
delas é o controle da queima do bagaço a fim de garantir que a sílica continue na forma
amorfo, a outra é para que o carbono presente no material orgânico, seja liberado em forma de
gás e por último a moagem, quanto mais fina for a cinza melhor será sua reação química, ou
seja, haverá maior área de contato da cinza com a pasta de cimento gerando grande número de
pontos de nucleação para a reação pozolânica. Afirma ainda que o uso de resíduos nas
construções, independentes de serem residenciais, edificações ou infraestrutura urbana, torna-
se uma alternativa viável para o setor de construção civil e produção, em busca de novas
alternativas de materiais para utilização de cinzas na confecção de concreto e argamassa.
1.2 Cinza do bagaço de cana-de-açúcar (CBCA)
Segundo SILVA (2016), uma tonelada de cana produz em média 280 Kg de bagaço e 234 Kg
de palha e pontas. O Brasil produziu cerca de 3,7 milhões de toneladas de CBCA.

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Dados da ÚNICA (2015) informam que o Brasil foi responsável pela moagem de 643 milhões
de toneladas, e Pernambuco quase 15 milhões, conforme dados, na safra 2014.
Conforme RODRIGUES (2012) a cinza de biomassa é um resíduo gerado através da queima
de fontes de energias renováveis, resíduos da agricultura e agroindustriais.
Para obter cinzas com boa qualidade são utilizadas algumas correlações entre a composição
química do combustível, baseada na análise de componentes básicos e ácidos encontrados nas
cinzas (CARVALHO, 2015).
FERNANDES (2015), citou que o uso da CBCA em composição parcial com o cimento
Portland, apresenta alta resistência na produção do concreto. Autores recomendam a
substituição de até 30%, tonando-se viável para a produção de concreto com alta resistência à
compressão aos 28 dias e diminuir as penetrações de cloreto com consequente melhoria de
resistência.
De acordo com SILVA (2016), o aumento da produção de cimento é proporcional aos
impactos ambientais causados. Estudos apontam que 5% das emissões atmosféricas de CO2
são atribuídos à fabricação de cimento. Relata também que o aproveitamento de resíduo, faz
com que haja a diminuição do impacto ambiental e a redução dos custos na produção das
misturas de argamassas e concretos.
1.2.1 Adição da cinza como processo alternativo para produção de cimento
O cimento Portland é o material mais produzido no mundo, ultrapassando até a produção de
metais, polímeros e outros (REZENDE, 2016).
Essas informações demonstram a finalidade na área da construção civil onde propõe-se a
reutilização na fabricação de argamassa e concretos, com a inclusão da cinza do bagaço da
cana-de-açúcar ao cimento Portland, servindo como adição pozolânica e a utilização da cinza
do bagaço da cana-de-açúcar (CBCA), se tornando um agregado miúdo (na substituição
parcial, da areia na confecção de pastas de cimento nas construções) (VASCONCELOS,
2013).
De acordo com ALCANTARA e SANTOS (2012), a composição fina da CBCA, torna-se um
complemento importante para a transformação do concreto auto-adensável fresco em suas

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respectivas dosagens, ou seja, contribui na resistência do material. As cinzas possuem relação
direta com a ductilidade, proporcionando uma maior rigidez com o passar do tempo ao
concreto auto-adensável.
1.3 A substituição da areia por resíduos
De acordo com CANOVA (2015), as cinzas do bagaço da cana-de-açúcar apresentam em sua
composição grande quantidade de sílica (SiO2) semelhante à areia extraída dos rios, isso traz
benefícios como aditivo mineral em sistemas cimentícios, substituição parcial do cimento ou
como substituição de agregado miúdo.
Segundo BESSA (2011), pesquisador da UFSCar, numa mistura com uma substituição de
areia por cinza em proporções de 30% a 50%, o concreto ganha até 17% mais resistência.
Com isso, a quantidade de cimento presente no concreto poderia diminuir, mantendo a mesma
resistência. A substituição é possível porque as cinzas possuem as características
granulométricas parecidas com à da areia natural, tanto na porção cristalina como no alto teor
de sílica. Esta alternativa traz benefícios, pois a utilização das cinzas faz com que, a retirada
de areia dos leitos dos rios diminua com o passar do tempo.
As colorações da cinza, resíduo de biomassa da cana-de-açúcar, variando de tonalidades e
matéria orgânica, temperaturas, tempo de queima nos fornos industriais ANJOS et al. (2012)
não são aproveitadas na indústria, porém se tratada no peneiramento ou na moagem, pode-se
utilizar na produção de aditivo mineral com usos em concretos convencionais, tornando-se
concretos auto-adensáveis. A cinza possui inúmeras finalidades através de seu
reaproveitamento em argamassas de assentamento, revestimento, colante e pastas para
cimentação de poços de petróleo, entre outras.
A Figura 2, segundo MACEDO (2009), representa as diversas tonalidades da cinza extraída
após queima do bagaço da cana. (a) bagaço da cana-de-açúcar e diferentes cinzas residuais
geradas após a queima do bagaço em caldeira; (b) cinza escura com alto teor de carbono,
característico de combustão incompleta; (c) cinza com menor teor de carbono; e (d) cinza
gerada após a combustão completa.

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Figura 2 – Cinzas com diversas colorações.
Fonte: Macedo (2009)
Na Figura 3, conforme pesquisas da USP, observa-se que as faixas esbranquiçadas
identificam o local da reação e os corpos de prova escuros à esquerda, são os com
incorporação da cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBCA).
Figura 3- Concreto produzido com cinzas

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Fonte: Fernandes (2015)
Diversos estudos referentes as cinzas estão sendo realizados, a fim de identificar a resistência
significativa à compressão de argamassas, até chegar a um limite na reação pozolânica com a
adição da cinza, elevando superfície específica da cinza do bagaço a pontos de nucleação para
os produtos da reação de hidratação.
As Figuras 4 e 5 a seguir, representam o ciclo de produção da cana-de-açúcar.
Figura 4 – Ciclo de geração do resíduo da biomassa da cana-de-açúcar
Fonte: Anjos, Ferreira & Borja (2012)
Pesquisas demonstram que a cinza gerada através do bagaço da cana-de-açúcar pode obter
grande teor de concentração de sílica, ela se comporta juntamente com o cimento pozolânico,
fazendo com que se transforme em um aglomerante em conjunto com a água e o cimento em
sua composição. Foram constatados em diversos testes, que ele se torna viável para esta
função e por ser um produto feito com esta matéria-prima, apresenta resistência mecânica
similar ao produzido nas indústrias.
2. Metodologia
Este artigo foi desenvolvido por meio de levantamento nas literaturas acadêmicas e pesquisas
bibliográficas, realizadas através de coleta de dados e informações na base de dados
Periódicos Capes, Google Scholar, Embrapa, Secretaria de Minas e Energia, entre outros
pertinentes ao tema abordado.
Buscou-se conceitos totalmente relevantes sobre energia de biomassa e a utilização das cinzas
do bagaço da cana-de-açúcar aplicados na construção civil. Inicialmente a pesquisa realizada
foi através de uma busca na literatura através de informações públicas, artigos, dissertações,
teses, sites, a fim de compreender o melhor aproveitamento dos recursos naturais.

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Foram pesquisados também além do conceito, a utilização das cinzas na incorporação ou
substituição do agregado miúdo, sempre tendo o cuidado e a preservação para com o meio
ambiente.
3. Resultados e Discussões
Realizou-se um estudo da biomassa da cana-de-açúcar como geração de energia renovável nas
indústrias, através do processo de moagem e na reutilização de suas cinzas como parte
integrante em argamassas de concretos para a construção civil.
A Tabela 1 apresenta o potencial energético de resíduos no Brasil apresentado por CEMIG
(2016), observa-se a importância de cada resíduo gerado no Brasil com seus respectivos
potencias energéticos, principalmente no que se refere o reaproveitamento das cinzas na
construção.
O bagaço apresenta grande contribuição nas usinas, como geração de seu próprio
combustível. Já a sua em caldeiras, pode preocupar o meio ambiente por serem descartadas
incorretamente na natureza.
Uma das descobertas desse tipo de biomassa, foram as cinzas do bagaço da cana-de-açúcar,
podendo ser reutilizada (incorporada) no reforço da produção de fibrocimento, ou seja, por
possuir a Sílica (SiO2) do silício encontrado em minerais, areias e silicatos, podendo substituir
o cimento em proporções de massa em até 30%.
Um ponto interessante se refere a temperatura de queima do bagaço de cana-de-açúcar, onde
pode sofrer variações e definir o surgimento das distintas fases da sílica (amorfas ou
cristalinas), presença de material cristalino nas cinzas é devida às altas temperaturas de
combustão nas caldeiras, podendo influenciar tanto na cor, na forma e a quantidade da sílica.
Além de possuir características que se adequam ao cimento e com a mesma resistência e
durabilidade na fabricação, a cinza também pode ser utilizada em diferentes aplicações, como
incorporação na massa cerâmica para fabricação de telhas, tijolos, placas cerâmicas, entre
outras.

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A inclusão das cinzas da cana-de-açúcar contribui na redução dos gastos de fabricação,
proporcionando vantagens na construção civil com o cimento e do não descarte ao meio
ambiente.
Um dos pontos importantes nessa pesquisa, foi a descoberta da aplicação das cinzas como
substituto do cimento por possuir uma resistência elevada e uma expectativa futura muito
promissora, se usada adequadamente.
O resultado desta pesquisa envolve a preocupação com o meio ambiente, redução de custos
voltados para o meio ambiente, reaproveitar as cinzas do bagaço da cana-de-açúcar que é um
bem tão precioso, pois contribuirá cada vez mais na construção civil, minimizando os gastos
de produção e fabricação, tornando uma operação eco-sustentável.
As diretrizes adotadas neste artigo, são importantes na contribuição de uma construção mais
ecológica, aplicando os fenômenos da natureza com o uso de novas tecnologias, em novos
empreendimentos e industrias, reduzindo os custos e reaproveitando o que temos de melhor, a
própria natureza.
4. Conclusão
Analisou-se com o estudo o desempenho das cinzas através do bagaço da cana-de-açúcar,
agregando suas características com as do cimento, podendo dessa forma substituí-lo, por
possuir uma grande resistência, e o mais importante, atendendo os critérios de economia, do
mercado e o principal respeitando o meio ambiente.
O processo de apuração para a geração do resíduo da biomassa é composta de cana-de-açúcar,
colheita, extração do caldo, bagaço resultante da extração, depósito do bagaço, queima do
bagaço para geração de energia, cinzas do bagaço e concreto.
Entretanto, esta apuração vai depender de cada tipo de empreendimento, cada um constitui
uma necessidade diferenciada para que assim sejam sanadas, permitindo a continuidade dos
sistemas econômicos, sociais, ambientais e culturais.
Os resultados encontrados são positivos tanto na geração de energia através do
reaproveitamento das cinzas quanto contribuindo com o crescimento social e preservação

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ambiental. A utilização das cinzas no concreto, indica um elevado potencial no que se refere a
resistência desse agregado na construção civil.
Com a expansão dessa tecnologia, nota-se a redução dos custos de geração, sem a necessidade
do desmatamento para o uso somente das cinzas, ou seja, a biomassa da cana-de-açúcar é
essencial e totalmente utilizada para as futuras gerações e pesquisas.
Conclui-se que a substituição de até 30% de cinza do bagaço em relação ao cimento Portland,
resultou positivamente, tanto na durabilidade do concreto como na alta resistência. Com a
utilização parcial da cinza na argamassa, averiguou-se uma melhora na porosidade e maior
absorção de água, quanto mais cinza adicionada. O aproveitamento da cinza do bagaço da
cana-de-açúcar nas construções se torna uma opção muito viável, tanto economicamente
como ambientalmente.
Referências
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Janeiro, 2014. Disponível em < https://www.target.com.br/produtos/normas-tecnicas/36298/nbr12653-materiais-
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XXXVII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
“A Engenharia de Produção e as novas tecnologias produtivas: indústria 4.0, manufatura aditiva e outras abordagens
avançadas de produção”
Joinville, SC, Brasil, 10 a 13 de outubro de 2017.
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REZENDE, Mariana Felicetti. Uso de cinza de bagaço de cana-de-açúcar em cimento Portland como
mecanismo de desenvolvimento limpo. Ouro Preto, 2016. 120 p. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Materiais da REDEMAT, Ouro Preto, 2016.
RODRIGUES, Michelle Santos. Avaliação de cinzas de palha de cana-de-açúcar e sua utilização como
adição mineral em matrizes cimentícias. Tese (Doutorado) – Universidade Estadual de Campinas – Faculdade
de Engenharia Agrícola, Campinas, 2012.
SILVA, Emerson José da. Utilização do método de condutividade elétrica para análise da pozolanicidade da
cinza do bagaço da cana-de-açúcar. Caruaru, 2016. 82 p. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal de Pernambuco, 2016.
UNICA. União da indústria de Cana-de-Açúcar. Agroindústria Balanço de Atividades de 2015. São Paulo:
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VASCONCELOS, Marcela Correia de Araújo. Avaliação da atividade pozolânica da cinza do bagaço de
canade-açúcar utilizando métodos físicos. Dissertação de mestrado. Universidade Federal de Pernambuco,
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