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- Development of waste-based magnesium cement for CO2 capture and storagePublication . Soares, Erick Grünhäuser; Gomes, João Paulo de CastroThis doctoral thesis presents the development of a novel Carbonated Reactive Magnesia Cement (CRMC) for the production of precast building materials. The research objectives centred on the co-utilisation of industrial, mineral, and non-mineral wastes, along with CO2 mineralisation, to enhance the sustainability of construction practices. This study encompassed a comprehensive investigation of various influencing factors of CRMC synthesis, including accelerated carbonation curing conditions, mixture designs, and production methodology. Through a critical review of the literature and joint systematic experimentation aimed at refining manufacturing methods and improving mixture designs, the research achieved a substantial understanding of the feasibility of incorporating a wide range of waste materials into CRMC. Furthermore, the study sought to explore the use of waste as a partial substitute for industrial-grade magnesia, with the aim of enhancing the ecological profile of CRMC-based materials. The research outcomes have significantly contributed to the advancement and dissemination of knowledge in the field of CRMC-based materials, the utilisation of waste in construction, and the development of precast materials with capacity of CO2 mineralisation and co-utilisation of various waste sources. In conclusion, it is apt to state that this thesis aligns with a global trend aiming for a more environmentally-friendly and resource-efficient construction industry, offering a possible alternative to traditional Portland cementbased materials.
- Materiais carbonatados de Magnésia reativa incorporando resíduos de centrais de biomassaPublication . Soares, Erick Grünhäuser; Gomes, João Paulo de CastroA crescente preocupação global com as mudanças climáticas tem levado a um aumento no interesse de pesquisas relacionadas à mitigação de seus efeitos. Assim, tal tendência pode ser também observada na área de materiais e de tecnologias da construção, onde, dentre as várias possíveis alternativas, encontra-se o empenho na produção de compósitos cimentícios que possuem menor pegada de CO2, que possam utilizar resíduos em sua composição e/ou possuam a capacidade de adsorver CO2. Desse modo, este trabalho avalia a viabilidade de incorporação de resíduos de biomassa, nomeadamente areia de biomassa, em argamassas à base de Cimento de Magnésia Reativa Carbonatada (CRMC). Para esse propósito, foram projetadas quatro misturas para verificar a influência da adição de finos da areia de biomassa e/ou a substituição do agregado miúdo por este resíduo. Os corpos de prova foram moldados por pressão de compactação estática e expostos a um período de cura por carbonatação acelerada de 24h em condições controladas. As argamassas projetadas foram avaliadas por medições de massa, dimensões e pH, bem como por ensaios de resistência à compressão. Além disso, análises de TG-DTG, SEM, FT-IR, XRD, MIP foram realizadas para investigar a microestrutura dos materiais desenvolvidos neste estudo. Os resultados mostraram que as argamassas projetadas contendo resíduos de biomassa atingiram de 9.9 a 24.5 MPa de resistência à compressão e tiveram diferentes graus de carbonatação. Portanto, esse estudo demonstrou que as argamassas à base de CRMC têm boas propriedades de ligação com esse tipo de resíduo, proporcionando-lhes uma segunda vida, evitando que tais recursos sejam enviados para aterros, colaborando assim, no desenvolvimento da economia circular, além de possuírem a capacidade de adsorver CO2.