Use of geopolymer for cesium sorption

Juniara Lopes Versieux; Carolina Braccini Freire; Fenando Soares Lameiras

doi:10.15392/2319-0612.2026.2999

Autores

Juniara Lopes Versieux Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear
Carolina Braccini Freire Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear
Fenando Soares Lameiras Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear

DOI:

https://doi.org/10.15392/2319-0612.2026.2999

Palavras-chave:

resíduo, geopolímero, rejeitos radioativos, césio, sorção

Resumo

A extração de areia desempenha um papel crucial no desenvolvimento econômico e na construção civil. O resíduo fino gerado durante o processo de extração traz impactos ambientais para esta atividade. Com o objetivo de promover a reutilização desses resíduos, propôs-se sua aplicação na síntese de geopolímeros. Os geopolímeros constituem uma classe de materiais inorgânicos formados por aluminossilicatos dispostos em rede tridimensional, originalmente desenvolvidos por Joseph Davidovits em 1978. Trata-se de materiais sílico-aluminosos com estrutura tridimensional amorfa a semicristalina, obtidos por ativação em meio alcalino. As matérias-primas utilizadas para sua síntese podem consistir em fontes naturais de aluminossilicatos ou em coprodutos oriundos de processos industriais, os quais reagem por meio de uma rota de ativação alcalina, geralmente utilizando soluções de hidróxido e silicato de sódio ou potássio como agentes ativadores. Esses materiais podem ser utilizados no tratamento de rejeitos radioativos líquidos por meio da sorção de césio comumente presente nesses rejeitos. O trabalho consistiu, inicialmente, na caracterização do resíduo de mineração, compreendendo análises quantitativas (mineralógicas) e qualitativas (grau de amorfização); na síntese do geopolímero, seguida de moagem em moinho de mandíbula, posterior redução em moinho pulverizador e, finalmente, na realização do ensaio de sorção de césio com o material obtido. O geopolímero moído, foi caracterizado por FTIR (Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier), DRX (Difração de Raios X), FRX (Fluorescência de Raios X), análise granulométrica com BET. Os ensaios de sorção de césio (utilizando CsCl inativo), foi realizado pelo método de equilíbrio em batelada, conforme descrito na norma EPA 530. Os resultados demonstraram que o processo de moagem foi eficiente na adequação do tamanho de grão, favorecendo o aumento da área superficial do material. A caracterização mineralógica confirmou a presença de aluminossilicatos, como caulinita e muscovita, com propriedades favoráveis à sorção. A análise térmica permitiu identificar a faixa de temperatura em que o material atinge composição química estável, bem como as regiões associadas à desidratação e desidroxilação. Os testes indicaram que o geopolímero obtido a partir do resíduo da extração da areia apresentaram alto potencial de sorção de césio, evidenciado pelos resultados obtidos por meio das isotermas.

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