Artigo - Avaliação do ciclo de vida (ACV) na análise do uso de cinzas de casca de arroz na produção de argamassa

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AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA (ACV) NA ANÁLISE DO USO DE CINZAS DE 
CASCA DE ARROZ NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSA. 
 
Catherine Teixeira, UNISOCIESC – SBS, cathe.teixeira@yahoo.com 
Dayane Aparecida Kiem, UNISOCIESC – SBS, dayakiem01@hotmail.com 
 
 
RESUMO 
A partir da ideia percursora sobre desenvolvimento sustentável e com o conhecimento de que 
o setor da construção civil é um dos maiores responsáveis por consumir recursos naturais e 
gerar resíduos sólidos e gases de efeito estufa, é percebível a importância da avaliação do ciclo 
de vida de materiais (ACV) para a compreensão do impacto que tal material pode gerar no meio 
ambiente. Este artigo aborda a ACV da casca de arroz, desde seu uso como biomassa na geração 
de energia no beneficiamento de arroz até o uso das cinzas como coproduto na produção de 
argamassas, substituindo em parte o cimento, devido ao seu alto teor de sílica. A base de dados 
é oriunda de três empresas do estado de Santa Catarina, as quais utilizam a casca de arroz em 
forma de briquete para produção de energia em suas próprias usinas, na secagem do grão de 
arroz, porém nenhuma das empresas possui uma destinação certa para o resíduo gerado na 
queima, as cinzas, principal material de estudo deste artigo. 
Palavras-chaves: casca de arroz, cinzas, material pozolânico, ciclo de vida de materiais, 
argamassa. 
 
ABSTRACT 
From the precursor idea about sustainable development and with the knowledge that the civil 
construction sector is one of the most responsible for consuming natural resources and 
generating solid waste and greenhouse gases, the importance of assessing the life cycle of 
materials is noticeable (LCA) to understand the impact that such material can generate on the 
environment. This article addresses the LCA of rice husk, from its use as biomass in the 
generation of energy in rice processing to the use of ashes as a by-product in the production of 
mortars, partially replacing cement, due to its high silica content. The database comes from 
three companies in the state of Santa Catarina, which use rice husk in the form of briquette for 
energy production in their own plants, in drying the rice grain, but none of the companies has a 
certain destination for the waste generated by burning, the ashes, the main study material in this 
article. 
mailto:cathe.teixeira@yahoo.com
mailto:dayakiem01@hotmail.com
 Keywords: rice husk, ash, pozzolanic material, material life cycle, mortar. 
 
1 INTRODUÇÃO 
Originário da Ásia, o arroz é cultivado há, pelo menos, cinco mil anos, sendo a terceira 
maior cultura cerealífera do mundo, ficando atrás apenas do milho e do trigo; no continente 
americano, alguns autores apontam o Brasil como primeiro país a cultivar tal grão. Sua 
existência no país data antes da chegada dos portugueses, o arroz era um cereal nativo da região, 
pesquisadores contam que integrantes da expedição de Cabral, regressando de uma 
peregrinação em território nacional, traziam consigo um arroz de tipo selvagem, que os tupis 
chamavam abatiapé – milho de casca ou milho d’água, que, conforme descrito nos registros de 
Américo Vespúcio, era pouco valorizado pelos nossos índios. Entretanto, em 1587, lavouras 
arrozeiras já ocupavam terras na Bahia e, por volta de 1745, no Maranhão; em 1766, a Coroa 
Portuguesa autorizou a instalação da primeira descascadora de arroz do Brasil, na cidade do 
Rio de Janeiro, e, em meados do século XVIII, a prática da rizicultura em território brasileiro 
tornou-se mais organizada e racional, tornando o país, dessa época até a metade do século XIX, 
um grande exportador de arroz. No sul do país, há referências do cultivo do arroz no Rio Grande 
do Sul, em zonas coloniais alemãs desde 1832, e registros da primeira lavoura irrigada com fins 
comerciais em 1903, no munício de Pelotas; em 1905 iniciou-se a irrigação mecânica no estado, 
em duas lavouras, uma em Cachoeira do Sul e outra em Gravataí, hoje município de 
Cachoeirinha, onde fica situada a Estação Experimental do Arroz. No estado de Santa Catarina, 
foram os açorianos que deram origem ao cultivo de tal cereal, e, posteriormente, imigrantes 
italianos e alemães deram maior impulso à lavoura; em território catarinense, o arroz é 
cultivado, principalmente, ao longo da faixa litorânea, no Vale do Rio Itajaí e Vale do Rio 
Araranguá. Em Santa Catarina, de acordo com o Censo Agro 2017, foram produzidas pouco 
mais de 900 toneladas de arroz com casca no estado, e a safra de 2020 deve atingir mais de 1,15 
milhão de toneladas, a previsão é da economista Gláucia Padrão, do Centro de Socioeconômica 
e Planejamento Agrícola (Cepa), ligado à Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural 
de Santa Catarina (Epagri). 
 
 
 Fonte: IBGE CensoAgro (2017) 
 
 
 Fonte: Epagri, CEPA (GIEHL 2020) 
 
Dentre as produções, podemos citar, pelo menos, nove variedades de arroz: vermelho, 
parboilizado, basmati, tailandês, selvagem, japonês, ráris, agulha e integral, todos eles com o 
mesmo resíduo após a colheita, suas cascas. Seguindo dados de proporção de pesquisadores do 
câmpus de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP), usando a produção estimada de 
2020 em Santa Catarina, das 1,15 milhão de toneladas de arroz produzidos, 230 mil toneladas 
serão de cascas residuais. Além disso, processos inéditos demonstram formas de se obter sílica 
das cinzas das cascas de arroz usadas como biomassa na geração de energia em usinas, tal 
elemento conta com grau de pureza de 99% e alta reatividade química, o que a torna muito 
atraente para o uso industrial, sobretudo na construção civil. A tecnologia foi consolidada e 
aperfeiçoada no projeto temático Concretos de Alto Desempenho com Sílica de Arroz, 
coordenado pelo professor Jefferson Libório, do Laboratório de Engenharia Civil do 
Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Escola de Engenharia de São Carlos, e financiado 
pela FAPESP. Realizando a Avaliação do Ciclo de Vida, e outros comparativos, do cimento 
versus a cinza da casca de arroz, é notável que tal troca torna-se vantajosa ambiental e 
economicamente, tendo em vista que as cinzas são geradas de forma consequente de outros 
processos, ao contrário do cimento. 
 
2 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA (ACV) 
Com inúmeros conceitos sobre desenvolvimento sustentável sendo levantados nessa 
última década, e com o conhecimento de que o setor da construção civil é um dos maiores 
responsáveis por consumir recursos naturais e gerar resíduos sólidos e gases de efeito estufa, 
torna-se indispensável que, junto ao avanço de inúmeras tecnologias nessa área, faça-se 
presente também ferramentas e métodos que visam auxiliar tal setor na redução de impactos 
ambientais, algo essencial para contribuir na adequação do setor a esse novo padrão de 
desenvolvimento. 
A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), uma dessas ferramentas de auxílio, tem a 
finalidade de contribuir para a identificação de aspectos ambientais e impactos potenciais de 
um produto ou processo, ao longo de seu ciclo de vida, viabilizando ponderar quais etapas são 
mais agravantes e quais podem ser atenuadas. Padronizada pela International Organization for 
Standardization (ISO) através da norma ISO 14.040, a qual é representada no Brasil pela norma 
correspondente, ABNT NBR ISO 14.040:2009, a ACV é uma indispensável na gestão 
ambiental e sua metodologia de aplicação compreende quatro fases principais: definição do 
objetivo, definição do escopo, análise de inventário e avaliação de impacto. Sua aplicação no 
setor da construção civil possibilita a comparação do desempenho ambiental dos materiais e 
fornece subsídios para a mais adequada tomada de decisão, visando estratégias ambientais mais 
compatíveis com o desenvolvimento sustentável.Fonte: NBR ISSO 14040 (ABNT,2009) 
 
2.1 Cimento Portland Comum 
Como objeto de estudo, utilizamos o cimento Portland comum, mais usual, composto 
basicamente por calcário e argila, tendo suas variações produzidas com a adição de outros 
produtos. Embora a história de sua origem tenha mais de oito mil anos, foi durante os séculos 
XIX e XX que houve um aumento significativo na produção de tal material, devido às 
necessidades de vazão da construção civil em expansão; entretanto a produção de cimento 
atualmente é trinta vezes maior que em 1950, e quatro vezes maior que em 1990, isso, 
principalmente, pelos efeitos do pós-Segunda Guerra, dados os esforços para a reconstrução da 
Europa, e, também, pelo crescimento do setor na China de na Ásia na década de 90. 
Estudos trazem que, estimativamente, quatro bilhões de toneladas de cimento são produzidos 
todos os anos, liberando mais de 1,5 milhão de toneladas de CO2. Segundo dados do Sindicato 
Nacional da Indústria do Cimento, em 2019, a região Sul do Brasil produziu pouco mais de 6,7 
milhões de toneladas, e desse valor, a produção de Santa Catarina tem uma parcela de mais de 
1,1 milhão de toneladas. Esses valores, no entanto, nem são os mais exorbitantes, tendo em 
vista a produção da região Sudeste, que ultrapassa 20 milhões de toneladas. Porém, a produção 
interna da região Sul não é suficiente para suprir a sua demanda, visto que o consumo aparente 
da região é de mais de 7,4 milhões de toneladas, e o estado de Santa Catarina, também não é 
autossuficiente nesse quesito, pois consome mais de 2,4 milhões de toneladas anuais, mais do 
que o dobro produzido. 
Com esses valores, nota-se a quantidade abundante de material cimentício que é 
consumido, e junto com ele, seus impactos ambientais severos, que são, muitas vezes, ignorados 
por grandes indústrias, que visam apenas lucros rápidos e elevados, despreocupados com a 
pegada ambiental causada por sua produção. O ciclo de vida do cimento, junto com seus 
impactos ambientais, inicia-se com a mineração da rocha calcária, em grandes pedreiras 
mecanizadas a céu aberto; após serem extraídas, as rochas são reduzidas com explosivos para 
terem uma granulometria adequada, processo esse, muitas vezes associado à maior parte da 
poluição gerada pela indústria cimentícia, entretanto, essa etapa representa apenas 10% das 
emissões totais, os outros 90% restantes são atribuídos ao processo de fabricação do clínquer. 
Há dois métodos para a fabricação do cimento, o processo seco e o úmido, este último 
já quase não é utilizado, por haver um grande gasto de água e energia, todavia, mesmo que 99% 
da produção de cimento sejam pela via seca no Brasil, gastando três vezes menos energia que 
a úmida, ainda assim, é a 7ª atividade industrial que mais consome energia. No processo seco, 
calcário (90%) e argila (10%) são, então, misturados, moídos e secos, obtendo uma “mistura 
crua” de produto, a próxima fase é a clinquerização, na qual, em um forno que funciona à base 
de óleo pesado, petróleo (coque), carvão mineral ou vegetal, ocorre reações físicas e químicas 
na “mistura crua”, citada anteriormente, durante o cozimento; ao sair do forno, o material 
formado, é denominado clínquer e possui o aspecto de bolotas escuras, tendo temperaturas que 
chegam de 1200ºC a 1300ºC, esse material passa então por um processo de resfriamento por 
corrente de ar frio, para que atinja temperaturas entre 70ºC e 90ºC. Após o resfriamento, o 
clínquer é transportado e estocado em um galpão fechado, onde é moído com outros materiais 
aditivos (gesso, calcário, escória de alto-forno e pozolanas), produzindo o cimento segundo as 
normas de definição e regulamentação do produto. 
O uso desenfreado de combustíveis, como o coque e o carvão vegetal e/ou mineral nos 
fornos das fábricas de cimento, liberam incontáveis quantidades de gases e particulados tóxicos 
na atmosfera, aproximadamente, para cada tonelada de clínquer produzido, mais de 600 kg de 
dióxido de carbono (CO2) são gerados. Além dos impactos indiretos causados pelos 
combustíveis usados, como o caso do uso do carvão mineral, não apenas pelas emissões 
atmosféricas, mas também pelos riscos causados pela mineração, ou, no caso do carvão vegetal, 
os riscos da exploração madeireira desmesurada, com grande volume de madeira retirada de, 
em alguns casos, matas nativas, constitui o principal impacto ambiental. 
2.2 Cinzas da Casca de Arroz (CCA) 
Em contrapartida, a CCA traz um novo ar para o setor da construção civil, um produto 
com alta aplicabilidade e resultados promissores para substituir, ainda em parte, o cimento 
dentro de concretos e argamassas. Por tratar-se de um subproduto de uma das maiores 
produções de cereal do mundo e com alto potencial energético, as indústrias de produção de 
arroz muitas vezes utilizam sua casca para geração de energia por meio do processo de 
combustão, como é o caso das três empresas contatadas para obtenção de dados que, segundo 
informações, transformam as cascas de arroz em briquetes, esta queima de biomassa é utilizada 
como combustível em caldeiras e diminui o impacto ambiental associado à destinação deste 
resíduo no ambiente, neutralizando a geração de CO2 e a dependência do uso de combustíveis 
por essas usinas. 
Com seu alto teor de sílica, a CCA é uma alternativa às sílicas obtidas de resíduos da 
produção de ligas de ferrosilício ou silício metálico, as quais possuem um percentual de pureza 
de 85%, conforme especificações da ABNT; em contrapartida, a sílica obtida da CCA, possui 
99% de pureza e uma alta reatividade química. Outra vantagem do uso de tal material renovável 
é sua alta produção, estimada em 1,15 milhão de tonelada, de arroz com casca, em 2020 no 
estado de Santa Catarina, sendo desse valor, 20% apenas a casca, e, disso, consegue-se um 
rendimento de 46 mil toneladas de sílica, podendo suprir a demanda do mercado de concretos 
estruturais. Apesar de não ter alcançado o sucesso comercial desejável há algum tempo, esse 
cenário pode mudar devido a novos estudos, que trazem as cinzas com coloração branca, no 
lugar da preta, pouco aceita. 
 
3 CINZAS DE CASCA DE ARROZ (CCA) EM ARGAMASSAS 
As argamassas são misturas de cimento, agregado miúdo e água. Assim como o concreto 
as argamassas são moles no primeiro momento, e endurecem com o tempo, ganhando 
resistência e durabilidade. É um dos materiais mais utilizados no ramo da construção civil, 
sendo classificada conforme sua finalidade em: 
1) Argamassa de assentamento: utilizada para unir blocos ou tijolos. 
2) Argamassa de revestimento: utilizada para acabamentos em paredes e impermeabilização de 
superfícies. 
A produção de argamassa gera grande impacto ao meio ambiente devido a sua mistura 
conter o cimento, grande gerador de gases poluentes, e os agregados miúdos que são fontes não 
renováveis. Com o intuito de diminuir o impacto gerado ao meio ambiente, foram realizados 
estudos para aplicabilidade das cinzas da casca de arroz para substituição parcial do cimento na 
mistura da argamassa. 
Com base nos autores estudados, concluiu-se que as CCA adquiridas por usinas, em que 
não há controle de temperatura na queima, apresentam índices de pozolana conforme a norma 
ABNT NBR 12653 (1997) recomenda, assim, podendo ser reaproveitada como substituição em 
parte do cimento para produção de argamassas e concretos, fechando o ciclo da casca do arroz. 
A CCA também foi considerada com características amorfas, de acordo com a difração de raio-
x. 
Segundo (Bezerra 2011) para a confecção de argamassas é necessário o uso do cimento 
Portland CP II F – 32, por não conter pozolana, cal hidratada, areia do tipo média, que deve ser 
passada em peneira ABNT nº 4 (abertura de 4,8mm) com módulo de finura de 2,4% e diâmetro 
de 4,88mm, cinza de casca do arroz, passa em peneira ABNT 200 (abertura de 0,074) e água 
potável. 
(SOUZA 2008) observou diversos traços e, nas amostrasde traços 1:6 e 1:8 (cimento: 
CCA: areia), os corpos-de-prova incorporados com percentuais de cinza de casca de arroz, com 
período de 28 e 360 dias de cura, tiveram seus valores de absorção inferiores aos corpos-de-
prova convencionais, atribuindo este fato à presença da cinza de casca de arroz ser um material 
bastante fino, exercendo a função de preenchimento dos vazios existentes na argamassa. 
Também verificou que apenas no traço 1:4 as amostras convencionais tiveram o mesmo nível 
de absorção que as com adição de CCA. (BEZERRA 2011) obteve em sua pesquisa argamassas 
incorporadas com CCA para traço 1:2:9 (cimento/CCA: cal: areia), após períodos de cura de 
28, 63 e 91 dias, em que também tiveram níveis inferiores de absorção de água nos períodos de 
28 e 91 dias de cura. 
(BEZERRA 2011) observou, após 28 e 91 dias de cura, que os corpos de prova com 6, 
9 e 15% apresentaram melhor comportamento que o traço de referência, justificando-se, pelo 
fato de que, com o decorrer do tempo de cura, há uma acomodação maior das partículas (efeito 
de empacotamento) assim constando diminuição na porosidade e na absorção da água. 
Após o período de cura os autores relataram aumento na resistência a compressão nos 
corpos de prova contendo CCA, em relação às argamassas convencionais, desde que a 
substituição da CCA em relação ao cimento seja superior à 6%. Foi observado também que as 
argamassa alternativa apresenta melhor trabalhabilidade mecânica do material. 
A utilização da CCA na produção de argamassas além de ter as características essenciais 
para substituir em parte o cimento na produção de argamassas e torná-lo ainda mais resistente, 
torna o produto mais econômico, devido seu uso ser a aplicação do resíduo da queima para 
produção de energia das usinas de beneficiamento do arroz. Além de dar um descarte correto a 
esses resíduos sem causar degradação do meio ambiente, faz com que o ramo da construção 
civil utilize menos fontes não renováveis. 
 
4 CONCLUSÃO 
A extração de sílica da cinza da casca do arroz, além de aproveitar o resíduo do resíduo, 
as cinzas das cascas queimadas, da produção agrícola de arroz, normalmente desprezado por 
grandes indústrias ao ser distribuído gratuitamente para adubagem de plantas, é um recurso 
renovável e de grande valia para a construção civil, o processamento das cascas e a extração da 
sílica pode influenciar em várias etapas da atividade econômica, isso porque o arroz se tornaria 
uma fonte barata de um insumo de alta qualidade e aplicabilidade para a construção civil, 
considerando que, sem esse processo de extração da CCA, o quilograma da sílica, com maior 
grau de pureza, custa em torno de US$36, em termos econômicos, seria mais vantajoso realizar 
a plantação do cereal para obtenção da sílica e ter o arroz como subproduto. 
Além da parte econômica, há também o quesito sustentabilidade; o principal motivo 
para a substituição do cimento Portland comum pela CCA é diminuir a extração de matéria 
prima para a produção do material cimentício, reduzindo, consequentemente a quantia de 
clínquer a ser produzida em uma fábrica de cimento, além da diminuição da emissão de gases 
do efeito estufa. Já na geração da CCA, há o processo de queima, porém com finalidade 
energética, diminuindo seus impactos ambientais, além de sua fumaça ser pouco poluente 
devido à ausência de enxofre. Em termos de resistência, em testes realizados por pesquisadores, 
havendo a substituição parcial do cimento Portland comum pela CCA, foi notado que a 
argamassa com a CCA moída obteve um desempenho, em termos de resistência e incorporação 
de areia, superior ao das argamassas de referência. Tornando, assim, a CCA um material 
pozolânico, resistente, viável economicamente e sustentável. 
 
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