BR112015023238B1

BR112015023238B1 - Sistema de cura para curar um material que requer co2 como um reagente de cura

Info

Publication number: BR112015023238B1
Application number: BR112015023238-8A
Authority: BR
Inventors: John P. Kuppler; Vahit Atakan; Kenneth Smith; Xudong Hu
Original assignee: Solidia Technologies, Inc
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2022-03-03
Also published as: JP2017196904A; IL241628A0; CN105579209A; US9221027B2; US10668443B2; US10016739B2; TWI643833B; JP6598818B2; EP2969439B1; EA201591735A1; BR112015023238A2; MX2015012656A; US20180311632A1; KR20160007499A; EP2969439A1; EA032774B1; CA2904720A1; KR101695746B1; TW201500329A; MX359648B

Abstract

SISTEMAS DE CURA PARA MATERIAIS QUE CONSOMEM DIÓXIDO DE CARBONO. A presente invenção fornece um sistema de cura que é útil para a cura de materiais que consomem dióxido de carbono como reagente. O sistema tem uma câmara de cura que contém o material a ser curado e um gás que contém dióxido de carbono. O sistema inclui um aparelho que pode fornecer dióxido de carbono para remover ar ambiente sobre a carga do sistema, que pode fornecer dióxido de carbono, uma vez que é necessário e à medida que é consumido, que pode controlar a concentração de dióxido de carbono, a temperatura e a humidade na câmara de cura durante o ciclo de cura e que pode gravar e exibir a um usuário as variáveis que ocorrem durante o processo de cura.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[001]Este pedido reivindica prioridade a e o benefício do pedido de patente provisório U.S. co-pendente Serial No 61/785.226, depositado em 14 de Março de 2013, pedido este que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002]A invenção geralmente refere-se a sistemas e métodos para preparar novos materiais compósitos. Mais particularmente, a invenção refere-se a equipamento e métodos usados para fabricar materiais sintéticos a partir de uma variedade de matérias- primas comumente disponíveis (ou precursores) incluindo água e dióxido de carbono. Estes materiais compósitos são adequados para uma variedade de usos em construção, infraestrutura, arte e decoração.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO MATERIAIS DE CONCRETO E PÉTREOS

[003]Seres humanos têm conhecido e usado concreto e pedra desde os tempos antigos. Por exemplo, materiais tais como concreto, ardósia, granito e mármore são usados na construção de várias estruturas úteis.

[004]Concreto foi usado para todas as modalidades de estruturas, incluindo rodovias, edifícios e componentes de construção tais como cano, bloco, pisos, e dormentes. O concreto tem muitas propriedades benéficas tal como ser duro (ou resistente à deformação por forças mecânicas), à prova de fogo, impermeável, e resistente aos elementos incluindo resistência ao crescimento de mofo e crescimento de fungo.

[005]Ardósia é uma rocha metamórfica, de grão fino composta principalmente de quartzo e mica (algumas vezes formulada como KAl2(AlSi3O10)). Porque ardósia é planar, dura, à prova de fogo, impermeável, e resistente aos elementos incluindo resistência ao crescimento de mofo e crescimento de fungo, a mesma encontra usos amplos em edificação e construção, tal como materiais de piso e telhado. A ardósia ocorre em uma variedade de cores, por exemplo, as cores cinza (claro a escuro), verde, ciano (verde azulado) ou púrpura. A ardósia é geralmente “laminada”, ou em camadas, tal que ele cliva para fornecer padrões de superfície planar, distintivos. Suas únicas qualidades estéticas e físicas fizeram da ardósia um material desejável na edificação e construção assim como em arte decorativa e escultura.

[006]Materiais semelhantes à ardósia artificiais foram estudados em esforços para substituir a ardósia natural mais cara e rara com mímicos facilmente produzidos, de baixo custo. Tais esforços, entretanto, ainda têm que produzir em um material sintético que possui a aparência, textura, densidade, dureza, porosidade desejadas e outra característica estética da ardósia embora o mesmo possa ser fabricado em grandes quantidades em baixo custo com impacto ambiental mínimo.

[007]“Ardósia compósita” é a substituição de ardósia simulada fabricada de borracha e plástico reciclados. Embora estes produtos assemelham-se à ardósia em aparência e em algumas propriedades (principalmente que eles são impermeáveis e resistem aos elementos), eles carecem de dureza da ardósia, eles não são à prova de fogo à medida que a ardósia é à prova de fogo, e eles têm uma “sensação” distintamente diferente. De perto, eles parecem diferentes. Finalmente, embora eles possam conter materiais reciclados, eles são fundamentados em materiais derivados de produtos petroquímicos.

[008]Placas de asfalto laminadas têm a aparência artificial que tem as tornado consideravelmente menos desejáveis do que a ardósia natural. Outros mímicos de ardósia artificial são preparados com um aglutinante de resina sintética. Estes métodos sofrem de várias deficiências, incluindo reprodutibilidade deficiente, rendimento baixo, deterioração, custos de acabamento altos, propriedades mecânicas insatisfatórias, e semelhantes.

[009]Granito é uma rocha ígnea compreendendo principalmente quartzo, mica e feldspato. Ele usualmente tem grãos grossos dentro de uma matriz de grão fino. Ele é conhecido como ocorrendo em natureza com coloração variada.

[010]Seres humanos têm conhecido e usado granito desde tempos antigos. Suas únicas qualidades estéticas e físicas têm tornado o granito um material desejável em edificação e construção assim como em arte decorativa e escultura. Materiais semelhantes ao granito artificial foram estudados em esforços para substituir o material caro e raro com mímicos facilmente produzidos, de baixo custo. Tais esforços, entretanto, ainda têm que produzir em um material sintético que possui a aparência, textura, densidade, dureza, porosidade desejadas e outra característica estética de granito embora o mesmo possa ser fabricado em grandes quantidades em baixo custo com impacto ambiental mínimo.

[011]A maioria de mímicos de granito artificial é preparada combinando-se pó de pedra natural e minerais com uma resina sintética (por exemplo, acrílico, poliéster insaturado, epóxi). Estes métodos sofrem de várias deficiências, incluindo reprodutibilidade deficiente, rendimento baixo, deterioração, custos de acabamento altos, propriedades mecânicas insatisfatórias, e semelhantes.

[012]Seres humanos têm conhecido e usado mármore desde tempos antigos. Suas únicas qualidades estéticas e físicas têm tornado o mármore um material desejável em edificação e construção assim como em arte decorativa e escultura. Materiais semelhantes ao mármore artificial foram estudados em esforços para substituir o material caro e raro com mímicos facilmente produzidos, de baixo custo. Tais esforços, entretanto, ainda têm que produzir em um material sintético que possui a aparência, textura, densidade, dureza, porosidade desejadas e outra característica estética do mármore embora o mesmo possa ser fabricado em grandes quantidades em baixo custo com impacto ambiental mínimo.

[013]A maioria de mímicos do mármore artificial é preparada combinando-se pó de pedra natural e minerais com uma resina sintética (por exemplo, acrílico, poliéster insaturado, epóxi). Estes métodos sofrem de várias deficiências, incluindo reprodutibilidade deficiente, rendimento baixo, custos de acabamento altos, deterioração, propriedades mecânicas insatisfatórias, e semelhantes.

CÂMARAS DE CURA DE CONCRETO CONVENCIONAIS

[014]Câmaras de cura de concreto tradicionais são utilizadas em uma variedade de indústrias de concreto pré-moldado. Uma câmara de cura é um volume completa ou parcialmente embutido dentro do que um ambiente controlado pode ser criado. O volume embutido pode ser definido pelas paredes sólidas de uma estrutura rígida tal como um recinto ou por uma barreira flexível tal como uma lona na forma de uma tenda. Depois que um espécime de concreto é formado, ele é colocado em um ambiente controlado com teor de umidade suficiente e temperatura bastante alta para garantir que cura adequada seja alcançada em tempos razoáveis, tipicamente medidos em dias. A cura é vital para a qualidade dos produtos de concreto e tem uma forte influência sobre propriedades tais como durabilidade, resistência e resistência à abrasão. A cura apropriada também ajuda a aliviar reações secundárias que ocorrem com o passar do tempo que podem causar defeitos e mudanças de cor indesejadas dos produtos acabados.

[015]A cura do concreto ajuda na reação química de concreto de cimento Portland conhecida como hidratação. A câmara é intencionada a manter o ambiente controlado condicionado e a manter umidade apropriada dentro do produto durante a duração do processo de cura. Qualquer perda notável de umidade significantemente retardará ou impedirá a hidratação e, portanto, diminuirá as propriedades do produto. Também, a temperatura desempenha um papel crucial durante o processo de cura visto que temperaturas abaixo de 10C ou acima de 70C são altamente desfavoráveis para cura enquanto uma temperatura de 60C é ideal.

[016]Algumas companhias que produzem concreto pré-moldado tentam processos de cura simplificados usando ambientes ou áreas grandes cobertos por lonas que alojam os produtos em uma tentativa de manter a temperatura e a umidade. Estes sistemas podem agir como um meio para manter o calor gerado das amostras como um resultado da reação exotérmica que ocorre durante a reação de hidratação ou para manter o calor ou umidade que podem ser fornecidos por aquecedores externos ou sistemas de pulverização de água. O método mais eficiente e eficaz para curar concretos pré-moldados, entretanto, conta com um ambiente de cura permanente, vedado e controlável.

[017]Várias companhias existem que se especializam no projeto, fabricação, e instalação de câmaras de cura de concreto de cimento Portland para a indústria de pré-moldado na produção de uma faixa ampla de produtos incluídos, mas não limitados a pedras de pavimentação, unidades alvenaria de concreto (CMU’s), muros de contenção, e telhas para telhados. Estes sistemas de cura são o mais frequentemente construídos de aço, tipicamente aço galvanizado, e são isolados para impedir perda de calor e manter a eficiência de energia. Alguns sistemas são altamente automatizados e incluem “carros digitais” que são sistemas de transferência automatizados que tomam os produtos pré- moldados formados do molde nas prateleiras da câmara de cura. Sistemas de cura comerciais podem variar do tamanho de um recipiente de remessa padrão (aproximadamente 40 ft x 10 ft x 8 ft) o tempo todo até sistemas de produção de volume alto que podem ser tão grandes quanto 200 ft x 100 ft x 50 ft. As câmaras podem ser configuradas como um sistema de “Recinto Grande” se o produto for compatível, mas para fabricantes com muitas linhas de produtos um sistema de “Caminhos múltiplos” sistema é usualmente utilizado que leva em consideração o controle de perfil de temperatura e umidade separado de cada compartimento individual que pode ser moradia para uma linha de produto diferente.

[018]A FIG. 1 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de concreto tradicional (técnica anterior), incluindo os componentes primários que são um sistema de circulação, um trocador de calor, e um sistema de umidificação. O sistema pode conter um ou muitos sopradores para circulação de gás que fornece velocidades de gás bastante altas através dos produtos para levar em consideração a distribuição da temperatura e umidade conforme necessário. O trocador de calor pode utilizar um queimador a gás direto, um queimador a gás indireto, ou um aquecedor elétrico. O sistema de umidificação usualmente inclui bocais de pulverização por atomização ou um gerador de vapor aquecido para fornecer vapor d’água ao sistema. Tanto temperatura quanto umidade são monitoradas por sensores que enviam sinais de volta a um computador ou controlador lógico programável que é usado para controlar os parâmetros de cura. Muitos sistemas levam em consideração a automação sequenciada completa com etapas de elevação, interrupção, e resfriamento de da temperatura e umidade tais como são mostrados na FIG. 2. A FIG. 2 é um gráfico que ilustra um perfil de cura de concreto tradicional (técnica anterior) que mostra a temperatura como uma função do tempo.

SISTEMAS DE TRATAMENTO USANDO DIÓXIDO DE CARBONO

[019]Entre as descrições dos sistemas que usam dióxido de carbono como um reagente estão:

[020]Kraft Energy, que descreve seu uso em vários documentos tais como Kraft Energy Concrete Curing Systems. Kraft Energy na página 195 declara que a carbonação (do concreto) é “[a] processo pelo qual dióxido de carbono do ar penetra no concreto e reage com os hidróxidos, tais como hidróxido de cálcio, para formar carbonatos. Na reação com hidróxido de cálcio, carbonato de cálcio é formado.” Na página 37, Kraft Energy mostra uma ilustração de uma pedra de pavimentação que foi carbonatada. O título sob a imagem declara “Carbonação típica encontrada depois da cura com vapor de um bloco sólido de 7 N/mm2 por 24 horas. (indicação de fenolftaleína).” A imagem mostra um bloco retangular que tem uma região cinza nestas superfícies, e uma região central púrpura. É conhecido que fenolftaleína é um composto químico com a fórmula C20H14O4. Ela torna-se incolor em soluções ácidas e cor-de-rosa em soluções básicas. Se a concentração do indicador é particularmente forte, ela pode aparecer púrpura. Como é evidente a partir da imagem, a carbonação procede apenas a uma profundidade rasa e não ocorre na porção central do bloco.

[021]Também conhecido na técnica anterior é Murray, Pat. U.S. No 4.117.060, publicada em 26 de Set. de 1978, que é dita divulgar um método e aparelho que são fornecidos para a fabricação de produtos de concreto ou construção semelhante, em que uma mistura de substância aglutinante cimentícia calcária, tal como cimento, um agregado, um copolímero de vinila maleato de acetatodibutila, e uma quantidade de água suficiente para fabricar uma mistura relativamente seca é comprimida na configuração desejada em um molde, e com a mistura sendo exposta a gás dióxido de carbono no molde, antes que a compressão ocorra, tal que o gás dióxido de carbono reage com os ingredientes para fornecer um produto endurecido em um estado acelerado de cura tendo propriedades físicas excelentes.

[022]Também conhecido na técnica anterior é Malinowski, Pat. U.S. No 4.362.679, publicada em 7 de Dez de 1982, que é o dita divulgar um método de moldar diferentes tipos de produtos de concreto sem a necessidade de usar uma câmara de cura ou uma autoclave o concreto subsequente à mistura, é moldado e externa e/ou internamente submetido a um tratamento a vácuo para tê-lo desidratado e compactado. Depois gás dióxido de carbono é fornecido à massa enquanto mantendo uma subpressão em uma maneira tal que o gás - como um resultado da subpressão - difunde nos capilares formados na massa de concreto, para endurecer rapidamente a massa. Em uma forma de realização (conforme a FIG. 2) - em que a massa (I) é desidratada e compactada por meio de uma esteira ou placa (2) colocada nesta e exposta a uma subpressão por intermédio de um cano ou uma linha (5) - o gás dióxido de carbono é fornecido (através da linha 6) por intermédio da dita esteira ou placa (2) enquanto usando a subpressão prevalecente na massa. Em uma outra forma de realização (conforme a FIG. 3) a subpressão é aplicada (por intermédio da linha 5) a partir de um ou mais lados (2b) do molde para o interior do elemento sendo moldado, por meio de inserções especiais, por furos ou cavidades dentro do elemento ou por intermédio de uma camada de material poroso (1b) na porção interna deste. Depois o gás dióxido de carbono é fornecido correspondentemente (por intermédio da linha 6). Estas duas formas de realização principais podem, em certos casos, ser combinadas em modos diferentes. Além disso, o concreto ao mesmo tempo ou subsequentemente pode ser submetido a um outro de tratamento tal como impregnação por uma solução adequada.

[023]Também conhecida na técnica anterior é Getson, Pat. U.S. No 4.862.827, publicada em 5 de Set. de 1989, que é dita divulgar na coluna 3, linhas 26 a 32, que “Referindo-se à FIG. 1, é mostrada a entrada de ar 33 e exaustão 37, com a câmara 35 a jusante do caminho de ar da entrada de ar 33. Esta câmara pode ser usada para introduzir dióxido de carbono para acelerar e curar certas composições e/ou a mesma pode ser usada para introduzir 30 umidade adicional para acelerar ainda mais a cura de sistemas curáveis por umidade.”

[024]Também conhecida na técnica anterior é Charlebois, Pat. U.S. No 5.800.752, publicada em 1 de Set. de 1998, que é dita divulgar produtos de polímero compósito, incluindo produtos fabricados de concreto polimérico, concreto polimérico reforçado e plásticos reforçados, tal como a maior parte: composto de moldagem, composto de moldagem de folha, composto de moldagem de mineral e sistemas de composto de moldagem avançados, são produzidos pela aplicação simultânea de vibração, calor e pressão a uma mistura de enchedor e aglutinante polimérico. A aplicação simultânea de vibração, calor e pressão fornece uma camada protetiva de aglutinante polimerizado que protege as superfícies do molde e fornece produtos que são substancialmente livres de encrespamento, craqueamento ou vazios. O processo da presente invenção substancialmente reduz o tempo necessário para curar produtos compósitos poliméricos.

[025]Também conhecida na técnica anterior é Soroushian et al., Pat. U.S. No 5.935.317, publicada em 10 de Agosto de 1999, que é dita divulgar um período de pré-cura por CO2 que é usado antes da cura acelerada (vapor ou vapor de alta pressão) de produtos de cimento e concreto de modo a: (1) preparar os produtos para resistir à temperatura e pressão de vapor altas no ambiente de cura acelerada sem microcraqueamento e dano; e (2) incorporar as vantagens de reações de carbonação em termos de estabilidade dimensional, estabilidade química, resistência e dureza aumentadas, e resistência à abrasão melhorada em produtos de cimento e concreto sem modificar substancialmente os procedimentos convencionais da cura acelerada. Dependendo do teor de umidade do produto, a invenção pode realizar a pré-cura por CO2 secando-se primeiro o produto (por exemplo, em temperatura levemente elevada) e depois expô-lo a um ambiente rico em dióxido de carbono. Reações vigorosas de pasta de cimento na presença de dióxido de carbono fornecem os produtos com resistência, integridade e estabilidade química e dimensional realçadas em um período de tempo relativamente curto. A cura acelerada subsequente, mesmo em períodos de tempo reduzidos (com menos consumos de energia e custo) produziria características de desempenho mais altas do que obtenível com o período de pré-ajuste convencional seguido por cura acelerada de produtos de cimento e concreto.

[026]Também conhecida na técnica anterior é Ramme et al, Pat. U.S. No 7.390.444, publicada em 24 de Junho de 2008, que é dita divulgar um processo para sequestrar dióxido de carbono do gás de combustão emitido de uma câmara de combustão é divulgado. No processo, uma espuma incluindo um agente de formação de espuma e o gás de combustão é formada, e a espuma é adicionada a uma mistura incluindo um material cimentício (por exemplo, cinzas volantes) e água para formar uma mistura espumada. Posteriormente, a mistura espumada é deixada assentar, preferivelmente a um material de resistência baixa controlada tendo uma resistência compressiva de 1200 psi ou menos. O dióxido de carbono no gás de combustão e calor residual reage com produtos de hidratação no material de resistência baixa controlada para aumentar a resistência. Neste processo, o dióxido de carbono é sequestrado. O CLSM pode ser triturado ou peletizado para formar um agregado de peso leve com propriedades similares ao mineral que ocorre naturalmente, pedra-pomes.

[027]Também conhecida na técnica anterior é CARBONCURE TECHNOLOGIES INC., Publicação do Pedido de Patente Internacional No WO 2012/079173 A1, publicada em 21 de Junho de 2012, que é dita divulgar artigos de concreto, incluindo blocos, produtos substancialmente planares (tais como pisos) e produtos ocos (tais como canos ocos), que são formados em um molde enquanto dióxido de carbono é injetado no concreto no molde, através de perfurações.

[028]Todos os documentos acima que descrevem reações de dióxido de carbono com concreto estão tratando concreto que tem cimento Portland como um agente de ligação. O cimento Portland cura na ausência de CO2 por intermédio de uma reação de hidratação.

[029]Além disso, métodos existentes tipicamente envolvem consumo de energia e emissão de dióxido de carbono grandes com pegada de carbono desfavorável.

[030]Existe uma necessidade contínua de um aparelho e métodos para fabricar novos materiais compósitos que exibem características estéticas e físicas úteis e podem ser produzidos em massa em baixo custo com consumo de energia melhorado e pegada de carbono desejável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[031]A invenção é fundamentada em parte na descoberta inesperada de novos materiais compósitos tais como concreto e materiais semelhantes à pedra que podem ser facilmente produzidos a partir de materiais precursores de baixo custo, amplamente disponíveis na forma de partícula por um processo adequado para produção em grande escala. Os materiais precursores incluem elementos de ligação que compreendem silicato de cálcio particulado (por exemplo, Volastonita moída), e materiais enchedores particulados que incluem minerais (por exemplo, quartzo e outros materiais contendo SiO2, granito, mica e feldspato). Um componente fluido também é fornecido como um meio de reação, compreendendo água líquida e/ou vapor d’água e um reagente, dióxido de carbono (CO2). Materiais aditivos podem incluir materiais naturais ou reciclados, e materiais ricos em carbonato de cálcio e materiais ricos em carbonato de magnésio, assim como aditivos ao componente fluido, tal como um dispersante solúvel em água.

[032]Vários aditivos podem ser usados para ajustar a aparência física e as propriedades mecânicas do material compósito resultante, tais como partículas de materiais coloridos, tais como vidro colorido, areia colorida, e partículas de quartzo coloridas, e pigmentos (por exemplo, óxido de ferro preto, óxido de cobalto e óxido de cromo). Pode-se usar o termo “corantes” para referir-se geralmente a qualquer um ou ambos os materiais coloridos e pigmentos. De modo a simular uma aparência semelhante à ardósia, os materiais enchedores particulados podem incluir partículas grossas e partículas finas. As partículas grossas são principalmente materiais com base em silicato de modo a fornecer dureza, e as partículas finas podem ser uma variedade ampla de materiais, incluindo areia, substâncias moídas, trituradas ou de outro modo fragmentadas selecionadas de minerais e materiais aditivos.

[033]Estes materiais compósitos podem exibir padrões visuais estéticos assim como exibir resistência compressiva, resistência flexural e absorção de água similares àqueles dos materiais naturais correspondentes. Os materiais compósitos da invenção podem ser produzidos usando o processo de sinterização de fase líquida hidrotérmica auxiliada por gás eficiente (HLPS) em baixo custo e com consumo de energia muito melhorado e pegada de carbono. De fato, em formas de realização preferidas da invenção, CO2 é consumido como uma espécie reativa que resulta em sequestro líquido de CO2.

[034]De acordo com um aspecto, a invenção retrata um sistema de cura para curar um material que requer CO2 como um reagente de cura. O material não cura na ausência de CO2. O material não consome água como um reagente. O sistema de cura compreende uma câmara de cura configurada para conter um material que consome CO2 como um reagente (ou reagente) e que não cura na ausência de CO2. A câmara de cura tem pelo menos uma porta configurada para permitir que o material seja introduzido na câmara de cura e seja removido da câmara de cura, e tenha pelo menos um fechamento para a porta, o fechamento configurado para fornecer um selo atmosférico quando fechada de modo a impedir a contaminação de um gás presente na câmara de cura pelo gás fora da câmara de cura; uma fonte de dióxido de carbono configurada para fornecer dióxido de carbono gasoso à câmara de cura por via de uma porta de entrada de gás na câmara de cura, a fonte de dióxido de carbono tendo pelo menos um dispositivo de regulação de fluxo configurado para controlar uma taxa de fluxo do dióxido de carbono gasoso na câmara de cura; um subsistema de fluxo de gás configurado para circular o gás através da câmara de cura durante um período de tempo quando o material que consome CO2 como um reagente químico está sendo curado; um subsistema de controle de temperatura configurado para controlar uma temperatura do gás dentro da câmara; um subsistema de controle de umidade configurado para controlar uma umidade no gás dentro da câmara para aumentar ou diminuir a umidade; e pelo menos um controlador em comunicação com pelo menos um da fonte de dióxido de carbono, do subsistema de fluxo de gás, do subsistema de controle de temperatura, e do subsistema de controle de umidade; e pelo menos um controlador configurado para controlar independentemente durante um período de tempo quando o material que consome CO2 como um reagente químico está sendo curado pelo menos uma unidade respectiva da taxa de fluxo do dióxido de carbono gasoso, da circulação do gás através da câmara de cura, da temperatura do gás, e da umidade no gás.

[035]Em uma forma de realização, a câmara de cura é configurada para conter uma pressão de gás nesta que está acima da pressão atmosférica.

[036]Em uma outra forma de realização, o pelo menos um dispositivo de regulação de fluxo compreende pelo menos um de um regulador de pressão e um controlador de fluxo configurado par fornecer gás dióxido de carbono em uma taxa substancialmente igual a uma taxa de consumo do dióxido de carbono pelo material que consome CO2 como um reagente químico durante a cura.

[037]Ainda em uma outra forma de realização, o pelo menos um dispositivo de regulação de fluxo compreende pelo menos um de um regulador de pressão e um controlador de fluxo configurado para fornecer gás dióxido de carbono em uma taxa suficiente para purgar a atmosfera ambiente da câmara de cura em um período de tempo entre 2 e 120 minutos para obter uma concentração de CO2 alvo em uma faixa de 50 a 90 % em volume.

[038]Ainda em uma outra forma de realização, o pelo menos um dispositivo de regulação de fluxo compreende pelo menos um de um regulador de pressão e um controlador de fluxo configurado para fornecer gás dióxido de carbono em uma taxa substancialmente igual a uma taxa de ventilação do gás da câmara de cura.

[039]Em uma outra forma de realização, o subsistema de fluxo de gás inclui um aparelho de medição configurado para medir uma quantidade de dióxido de carbono no gás presente na câmara de cura.

[040]Em uma forma de realização, o subsistema de fluxo de gás inclui um aparelho de medição configurado para medir uma velocidade de gás do gás presente na câmara de cura.

[041]Em uma forma de realização, o aparelho de medição configurado para medir uma velocidade de gás é um selecionado um de um tubo pitot, uma placa de orifício, um anemômetro e um sistema de detecção por Doppler a laser.

[042]Em uma forma de realização, o subsistema de fluxo de gás inclui um soprador de velocidade variável configurado para circular o gás em uma velocidade desejada na câmara de cura.

[043]Ainda em uma outra forma de realização, o subsistema de controle de temperatura inclui um sensor de temperatura configurado para medir a temperatura do gás na câmara de cura.

[044]Em uma forma de realização adicional, o subsistema de controle de temperatura inclui um trocador de calor para regular a temperatura do gás na câmara de cura.

[045]Em uma forma de realização adicional, o subsistema de controle de temperatura inclui um trocador de calor para controlar uma temperatura do dióxido de carbono gasoso fornecido à câmara de cura por via da porta de entrada de gás na câmara de cura.

[046]Ainda em uma outra forma de realização, o subsistema de controle de temperatura inclui um aquecedor situado em uma superfície externa da câmara de cura ou construído nas paredes da câmara.

[047]Em uma forma de realização, o subsistema de controle de umidade inclui um aparelho de medição configurado para determinar uma umidade relativa do gás dentro da câmara.

[048]Em uma outra forma de realização, o subsistema de controle de umidade inclui um condensador e drenagem de água de uma via do condensado configurado para reduzir a umidade no gás dentro da câmara.

[049]Ainda em uma outra forma de realização, o subsistema de controle de umidade inclui uma válvula de exaustão configurada para reduzir a umidade no gás dentro da câmara.

[050]Ainda em uma outra forma de realização, o subsistema de controle de umidade inclui um fornecimento de água configurado para aumentar a umidade no gás dentro da câmara.

[051]Em uma outra forma de realização, o pelo menos um controlador é um controlador lógico programável.

[052]Ainda em uma outra forma de realização, o pelo menos um controlador é um computador programável de propósito geral que opera sob o controle de um conjunto de instruções registradas em um meio legível por máquina.

[053]Em uma forma de realização adicional, o pelo menos um controlador inclui uma tela configurada para exibir a um usuário qualquer uma de uma duração de um ciclo de cura, a taxa de fluxo do dióxido de carbono gasoso, uma concentração de dióxido de carbono na câmara de cura, uma pressão do gás na câmara de cura, uma taxa de circulação do gás através da câmara de cura, a temperatura do gás, e a umidade no gás.

[054]Em uma forma de realização adicional, o pelo menos um controlador é configurado para registrar qualquer uma de uma duração de um ciclo de cura, a taxa de fluxo do dióxido de carbono gasoso, uma concentração de dióxido de carbono na câmara de cura, uma pressão do gás na câmara de cura, uma taxa de circulação do gás através da câmara de cura, a temperatura do gás, e a umidade no gás.

[055]Ainda em uma outra forma de realização, o pelo menos um controlador inclui uma tela sensível ao toque.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[056]A FIG. 1 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de concreto tradicional (técnica anterior).

[057]A FIG. 2 é um gráfico que ilustra um perfil de cura de concreto tradicional (técnica anterior) que mostra a temperatura como uma função de tempo.

[058]As FIGs. 3(a) a 3(c) são ilustrações esquemáticas de seções transversais de elementos de ligação de acordo com formas de realização exemplares da presente invenção, incluindo três morfologias de núcleo exemplares: (a) fibrosa, (b) elíptica, e (c) de eixos iguais.

[059]As FIGs. 4(a) a 4(f) são ilustrações esquemáticas da vista lateral e vistas em seção transversal de materiais compósitos de acordo com formas de realização exemplares da presente invenção, ilustrando (a) elementos de ligação em forma de fibra orientados 1D em uma matriz de ligação diluída (elementos de ligação não são tocantes), (b) elementos de ligação em forma de plaqueta orientados 2D em uma matriz de ligação diluída (elementos de ligação não são tocantes), (c) elementos de ligação em forma de plaqueta orientados 3D em uma matriz de ligação diluída (elementos de ligação não são tocantes), e (d) elementos de ligação em forma de plaqueta aleatoriamente orientados em uma matriz de ligação diluída (elementos de ligação não são tocantes), em que os materiais compósitos incluem a matriz de ligação e componentes enchedores tais como polímeros, metais, partículas inorgânicas, agregados etc., (e) uma matriz de ligação concentrada (com uma fração em volume suficiente para estabelecer uma rede de percolação) de elementos de ligação onde a matriz é orientada 3D, e (f) uma matriz de ligação concentrada (com uma fração em volume suficiente para estabelecer uma rede de percolação) de elementos de ligação aleatoriamente orientados, em que componentes enchedores tais como polímeros, metais, partículas inorgânicas, agregados etc. podem ser incluídos.

[060]A FIG. 5 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de concreto de CO2 construída e operada de acordo com os princípios da invenção.

[061]A FIG. 6 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de concreto de CO2 que fornece umidificação de acordo com os princípios da invenção.

[062]A FIG. 7 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de CO2 que fornece desumidificação purgando-se gás úmido de acordo com os princípios da invenção.

[063]A FIG. 8 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de CO2 que fornece desumidificação usando um trocador de calor resfriado de acordo com os princípios da invenção.

[064]A FIG. 9 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura que tem uma linha de purga de CO2 e uma linha de reabastecimento de CO2 de fluxo constante de acordo com os princípios da invenção.

[065]A FIG. 10 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura que tem uma linha de purga de CO2 e que pode fornecer reabastecimento de CO2 regulado por pressão de acordo com os princípios da invenção.

[066]A FIG. 11 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de tamanho médio com métodos múltiplos de controle de umidade assim como capacidade para controlar e reabastecer CO2 usando fluxo constante ou regulação de pressão e que pode controlar a umidade de acordo com os princípios da invenção.

[067]A FIG. 12 é uma imagem de vários reatores de tambor construídos de tambores de aço inoxidável de 55 galões (208,19 L).

[068]A FIG. 13 é uma imagem do interior de um reator de tambor incluindo prateleiras para suportar palhetas de materiais a serem processados nestas.

[069]A FIG. 14 é uma imagem do exterior de um reator de tambor circundado por uma camisa de aquecimento, e mostrando vários conectores de termopar e uma porta de entrada de gás.

[070]A FIG. 15 é uma imagem de um painel de controle para um reator de tambor que mostra quatro controladores que controlam (da esquerda para a direita) um aquecedor de imersão, um aquecedor de camisa, um aquecedor a gás em linha, e um ventilador, com leituras para as temperaturas dos três aquecedores.

[071]A FIG. 16 é uma imagem de uma câmara de cura de concreto comercialmente disponível construída por CDS Inc. que foi retroajustada para cura de CO2 em baixa pressão de acordo com os princípios da invenção.

[072]A FIG. 17 é uma imagem de uma porção do interior da câmara da FIG. 16, que mostra outras modificações feitas ao sistema de cura de cimento Portland da técnica anterior.

[073]A FIG. 18 é uma outra vista do analisador de NDIR de CO2 1740.

[074]A FIG. 19 é uma vista dentro da câmara de cura que ilustra componentes adicionais que foram adicionados.

[075]A FIG. 20 é uma captura de tela do monitor conectado a um controlador lógico programável que controla uma câmara de cura de acordo com os princípios da invenção.

[076]A FIG. 21 é o perfil de temperatura e umidade correspondente para o exemplo 5.

[077]A FIG 22 é o perfil de temperatura e umidade correspondente para o exemplo 6. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[078]A essência desta invenção é um sistema de cura que gera uma atmosfera controlada por meio do qual temperatura, pressão, concentração de CO2, umidade relativa e velocidade de gás são monitoradas e controladas para gerar produtos finais com base em concreto que predominantemente curarão na presença de CO2 e não curarão completamente na ausência de CO2. Materiais compósitos fabricados por sinterização de fase líquida hidrotérmica

[079]Esta invenção fornece aparelho e métodos usados para fabricar novos materiais compósitos que são curados predominantemente por uma reação de consumo de CO2, que exibem propriedades úteis e podem ser facilmente produzidos a partir de materiais precursores de baixo custo, amplamente disponíveis por um processo adequado para produção em grande escala com impacto ambiental mínimo. Os materiais precursores incluem materiais ricos em silicato de cálcio e carbonato de cálcio baratos e abundantes, por exemplo, Volastonita moída, pedra calcária moída, partículas grossas e partículas finas. As partículas grossas e as partículas finas são principalmente materiais com base em SiO2 de modo a fornecer dureza. As partículas grossas e finas podem incluir minerais (por exemplo, quartzo e outros materiais que portam SiO2, granito, mica e feldspato). Outros componentes de processo chaves incluem água e CO2. Vários aditivos podem ser usados para modificar e ajustar a aparência física e/ou propriedades mecânicas do material compósito resultante, tal como usando pigmentos (por exemplo, óxido de ferro preto, óxido de cobalto e óxido de cromo) e vidro colorido e/ou quartzo colorido.

[080]Estes materiais compósitos exibem vários padrões, texturas e outras características, tais como padrões visuais de várias cores. Além disso, os materiais compósitos da invenção exibem propriedades de resistência compressiva, resistência flexural e absorção de água similares ao concreto convencional ou os materiais naturais correspondentes. Além disso, os materiais compósitos podem ser produzidos, como divulgado aqui, usando o processo de HLPS eficiente de energia e podem ser fabricados em baixo custo e com impacto ambiental favorável. Por exemplo em formas de realização preferidas da invenção, CO2 é usado como uma espécie reativa que resulta no sequestro de CO2 nos materiais compósitos produzidos com em uma pegada de carbono inigualável por qualquer tecnologia de produção existente. O processo de HLPS é termodinamicamente conduzido pela energia livre da(s) reação(ões) química(s) e redução da energia na superfície (área) causada por crescimento de cristal. A cinética do processo de HLPS procede em uma taxa razoável em temperatura baixa porque uma solução (aquosa ou não aquosa) é usada para transportar a espécie reativa ao invés de usar um fluido de ponto de fusão alto ou high meio em estado sólido por temperatura.

[081]Debates em vários aspectos de HLPS podem ser encontrados na Patente U.S. No 8.114.367, Pub. U.S. No US 2009/0143211 (Pedido Serial No 12/271.566), Pub. U.S. No US 2011/0104469 (Pedido Serial No 12/984.299), Pub. U.S. No 20090142578 (Pedido Serial No 12/271.513), WO 2009/102360 (PCT/US2008/083606), WO 2011/053598 (PCT/US2010/054146), WO 2011/090967 (PCT/US2011/021623), Pedido U.S. Serial No 13/411.218 depositado em 2 de Março de 2012 (Riman et al.}, Pedido U.S. Serial No 13/491.098 depositado em 7 de Junho de 2012 (Riman et al), Provisório Pedido de Patente U.S. No 61/708.423 depositado em 1 de Outubro 1, 2012, e Pedido de patente provisório U.S. Nos 61/709.435, 61/709.453, 61/709.461, e 61/709.476, todos depositados em 4 de Outubro de 2012, cada um dos quais é expressamente incorporado aqui por referência em sua totalidade para todos os propósitos.

[082]Em certas formas de realização, o compósito inclui ainda um pigmento. O pigmento pode ser uniformemente disperso ou substancialmente não uniformemente disperso nas matrizes de ligação, dependendo do material compósito desejado. O pigmento pode ser qualquer pigmento adequado incluindo, por exemplo, óxidos de vários metais (por exemplo, óxido de ferro, óxido de cobalto, óxido de cromo). O pigmento pode ser de qualquer cor ou cores, por exemplo, selecionadas de preto, branco, azul, cinza, rosa, verde, vermelho, amarelo e marrom. O pigmento pode estar presente em qualquer quantidade adequada dependendo do material compósito desejado, por exemplo em uma quantidade variando de cerca de 0,0 % a cerca de 10 % em peso (por exemplo, cerca de 0,0 % a cerca de 8 %, cerca de 0,0 % a cerca de 6 %, cerca de 0,0 % a cerca de 5 %, cerca de 0,0 % a cerca de 4 %, cerca de 0,0 % a cerca de 3 %, cerca de 0,0 % a cerca de 2 %, cerca de 0,0 % a cerca de 1 %, cerca de 0,0 % a cerca de 0,5 %, cerca de 0,0 % a cerca de 0,3 %, cerca de 0,0 % a cerca de 2 %, cerca de 0,0 % a cerca de 0,1 %).

[083]A pluralidade de elementos de ligação pode ter qualquer tamanho de partícula mediano e distribuição de tamanho adequados dependendo do material compósito desejado. Em certas formas de realização, a pluralidade de elementos de ligação têm um tamanho de partícula mediano na faixa de cerca de 5 μm a cerca de 100 μm (por exemplo, cerca de 5 μm a cerca de 80 μm, cerca de 5 μm a cerca de 60 μm, cerca de 5 μm a cerca de 50 μm, cerca de 5 μm a cerca de 40 μm, cerca de 5 μm a cerca de 30 μm, cerca de 5 μm a cerca de 20 μm, cerca de 5 μm a cerca de 10 μm, cerca de 10 μm a cerca de 80 μm, cerca de 10 μm a cerca de 70 μm, cerca de 10 μm a cerca de 60 μm, cerca de 10 μm a cerca de 50 μm, cerca de 10 μm a cerca de 40 μm, cerca de 10 μm a cerca de 30 μm, cerca de 10 μm a cerca de 20 μm).

[084]A pluralidade de partículas enchedoras pode ter qualquer tamanho de partícula mediano e distribuição de tamanho adequados. Em certas formas de realização, a pluralidade de partículas enchedoras tem um tamanho de partícula mediano na faixa de cerca de 5 μm a cerca de 7 mm (por exemplo, cerca de 5 μm a cerca de 5 mm, cerca de 5 μm a cerca de 4 mm, cerca de 5 μm a cerca de 3 mm, cerca de 5 μm a cerca de 2 mm, cerca de 5 μm a cerca de 1 mm, cerca de 5 μm a cerca de 500 μm, cerca de 5 μm a cerca de 300 μm, cerca de 20 μm a cerca de 5 mm, cerca de 20 μm a cerca de 4 mm, cerca de 20 μm a cerca de 3 mm, cerca de 20 μm a cerca de 2 mm, cerca de 20 μm a cerca de 1 mm, cerca de 20 μm a cerca de 500 μm, cerca de 20 μm a cerca de 300 μm, cerca de 100 μm a cerca de 5 mm, cerca de 100 μm a cerca de 4 mm, cerca de 100 μm a cerca de 3 mm, cerca de 100 μm a cerca de 2 mm, cerca de 100 μm a cerca de 1 mm).

[085]Em certas formas de realização preferidas, as partículas enchedoras são fabricadas de um material rico em carbonato de cálcio tal como pedra calcária (por exemplo, pedra calcária moída). Em certos materiais, as partículas enchedoras são fabricadas de um ou mais de material com base em SiO2 ou com base em silicato tal como quartzo, mica, granito, e feldspato (por exemplo, quartzo moído, mica moída, granito moído, feldspato moído).

[086]Em certas formas de realização, partículas enchedoras podem incluir materiais naturais, sintéticos e reciclados tais como vidro, vidro reciclado, escória de carvão, material rico em carbonato de cálcio e material rico em carbonato de magnésio.

[087]A pluralidade de elementos de ligação pode ser quimicamente transformada a partir de quaisquer materiais precursores adequados, por exemplo, a partir de um silicato de cálcio precursor exceto volastonita. O silicato de cálcio precursor pode incluir um ou mais elementos químicos de alumínio, magnésio e ferro.

[088]Como usado aqui, o termo “silicato de cálcio” refere-se a minerais que ocorrem naturalmente ou materiais sintéticos que são compreendidos de um ou mais de um grupo de compostos contendo cálcio-silício incluindo CaSiO3 (também conhecido como “Volastonita” ou “pseudo-volastonita" e algumas vezes formulado como CaO^SiO2), Ca3Si2O7 (também conhecido como “Ranquinita” e algumas vezes formulado como 3CaO^2SiO2), Ca2SiO4 (também conhecido como “Belita” e algumas vezes formulado como 2CaO^SiO2), Ca3SiO5 (também conhecido como “Alita” e algumas vezes formulado como 3CaO^SiO2), material este que pode incluir um ou mais outro íons e óxidos metálicos (por exemplo, óxidos de alumínio, magnésio, ferro ou manganês), ou combinações destes, ou pode incluir uma quantidade de silicato de magnésio em forma(s) que ocorre(m) naturalmente ou sintética(s) variando da quantidade traço (1 %) a cerca de 50 % ou mais em peso.

[089]Deve ser entendido que, composições e métodos divulgados aqui podem ser adotados para usar silicato de magnésio no lugar de ou além de silicato de cálcio. Como usado aqui, o termo “silicato de magnésio” refere-se a minerais que ocorrem naturalmente ou materiais sintéticos que são compreendidos de um ou mais de um grupos de compostos contendo magnésio-silício incluindo, por exemplo, Mg2SiO4 (também conhecido como “Fosterite”) e Mg3Si4O10(OH)2) (também conhecido como “Talco”), material este que pode incluir um ou mais outros íons e óxidos metálicos (por exemplo, óxidos de cálcio, alumínio, ferro ou manganês), ou combinações destes, ou podem incluir uma quantidade de silicato de cálcio em forma(s) que ocorre(m) naturalmente ou sintética(s) variando de quantidade traço (1 %) a cerca de 50 % ou mais em peso.

[090]O termo “quartzo”, como usado aqui, refere-se a qualquer material com base em SiO2, incluindo areias comuns (construção e alvenaria), assim como vidro e vidro reciclado. O termo também inclui qualquer outros materiais naturais e sintéticos reciclados que contêm quantidades significantes de SiO2 (por exemplo, mica algumas vezes formulada como KAl2(AlSi3O10)).

[091]A razão em peso de (elementos de ligação) : (partículas enchedoras) pode ser quaisquer razões adequadas dependendo do material compósito desejado, por exemplo, na faixa de cerca de (15 a 50) : cerca de (50 a 85).

[092]Em certas formas de realização preferidas, a pluralidade de elementos de ligação é preparada por transformação química da Volastonita moída (ou um silicato de cálcio precursor que não volastonita ou silicato de magnésio) reagindo-a com CO2 por intermédio de um processo de HLPS auxiliado por gás.

[093]Em certas formas de realização, o material compósito é caracterizado por uma resistência compressiva de cerca de 90 MPa a cerca de 175 MPa (por exemplo, cerca de 90 MPa a cerca de 150 MPa, cerca de 90 MPa a cerca de 140 MPa, cerca de 90 MPa a cerca de 130 MPa, cerca de 90 MPa a cerca de 120 MPa, cerca de 90 MPa a cerca de 110 MPa, cerca de 100 MPa a cerca de 175 MPa, cerca de 120 MPa a cerca de 175 MPa, cerca de 130 MPa a cerca de 175 MPa, cerca de 140 MPa a cerca de 175 MPa, cerca de 150 MPa a cerca de 175 MPa, cerca de 160 MPa a cerca de 175 MPa).

[094]Em certas formas de realização, o material compósito é caracterizado por uma resistência flexural de cerca de 5 MPa a cerca de 30 MPa (por exemplo, cerca de 5 MPa a cerca de 25 MPa, cerca de 5 MPa a cerca de 20 MPa, cerca de 5 MPa a cerca de 15 MPa, cerca de 5 MPa a cerca de 10 MPa, cerca de 10 MPa a cerca de 30 MPa, cerca de 20 MPa a cerca de 30 MPa, cerca de 25 MPa a cerca de 30 MPa).

[095]Em certas formas de realização, o material compósito é caracterizado por absorção de água de menos do que cerca de 10 % (por exemplo, menos do que cerca de 8 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %).

[096]Em certas formas de realização, o material compósito tem menos do que cerca de 10 % em peso de um ou mais minerais selecionados de quartzo, mica, feldspato, carbonato de cálcio e carbonato de magnésio.

[097]O material compósito pode exibir quaisquer texturas, padrões e propriedades físicas desejados, em particular aqueles que são característicos da pedra natural. Em certas formas de realização preferidas, o material compósito exibe um padrão visual similar à pedra natural. Outras características incluem cores (por exemplo, preto, branco, azul, rosa, cinza (claro a escuro), verde, vermelho, amarelo, marrom, ciano (verde azulado) ou púrpura) e texturas.

[098]Em um outro aspecto, a invenção geralmente refere-se a um processo para preparar um material compósito. O processo inclui: misturar uma composição particulada e uma composição líquida para criar uma mistura de pasta fluida; formar a mistura de pasta fluida em uma forma desejada, moldando-se a pasta fluida em um molde, pressionando- se a pasta fluida em um molde, pressionando-se a pasta fluida em um molde vibratório, extrusando-se a pasta fluida, formando-se com forma deslizante a pasta fluida, ou usando qualquer outro método de formação de forma comum na produção de concreto; e curando-se a mistura de pasta fluida formada em uma temperatura na faixa de cerca de 20 °C a cerca de 150 °C por cerca de 1 hora a cerca de 80 horas sob um vapor compreendendo água e CO2 e tendo uma pressão na faixa de cerca da pressão atmosférica ambiente a cerca de 50 psi acima da pressão atmosférica ambiente e tendo uma concentração de CO2 variando de cerca de 10 % a cerca de 90 % para produzir um material compósito exibindo uma textura e/ou um padrão.

[099]A composição particulada inclui um silicato de cálcio moído tendo um tamanho de partícula mediano na faixa de cerca de 1 μm a cerca de 100 μm, e um carbonato de cálcio moído ou um material que porta SiO2 tendo um tamanho de partícula mediano na faixa de cerca de 3 μm a cerca de 7 mm. A composição líquida inclui água e um dispersante solúvel em água.

[0100]Em certas formas de realização, a composição particulada inclui ainda um segundo carbonato de cálcio moído tendo substancialmente tamanho de partícula mediano menor ou maior do que a primeira pedra calcária moída. O processo pode incluir ainda, antes de curar a mistura fundida, a etapa de secar a mistura fundida. A composição particulada compreende ainda um pigmento ou um corante como debatido aqui.

[0101]Em certas formas de realização, curar a mistura de pasta fluida formada é realizado em uma temperatura na faixa de cerca de 30 °C a cerca de 120 °C por cerca de 1 horas a cerca de 70 horas sob um vapor compreendendo água e CO2 e tendo uma pressão na faixa de cerca da pressão atmosférica ambiente a cerca de 30 psi acima da pressão atmosférica ambiente.

[0102]Em certas formas de realização, curar a mistura de pasta fluida formada é realizado em uma temperatura na faixa de cerca de 60 °C a cerca de 110 °C por cerca de 1 horas a cerca de 70 horas sob um vapor compreendendo água e CO2 e tendo uma pressão na faixa de cerca da pressão atmosférica ambiente a cerca de 30 psi acima da pressão atmosférica ambiente.

[0103]Em certas formas de realização, curar a mistura de pasta fluida formada é realizado em uma temperatura na faixa de cerca de 80 °C a cerca de 100 °C por cerca de 1 horas a cerca de 60 horas sob um vapor compreendendo água e CO2 e tendo uma pressão na faixa de cerca da pressão atmosférica ambiente a cerca de 30 psi acima da pressão atmosférica ambiente.

[0104]Em certas formas de realização, curar a mistura de pasta fluida formada é realizado em uma temperatura igual a ou mais baixa do que cerca de 60 °C por cerca de 1 a cerca de 50 horas sob um vapor compreendendo água e CO2 e tendo uma pressão atmosférica ambiente.

[0105]Em certas formas de realização, o silicato de cálcio moído inclui principalmente Volastonita moída, o primeiro carbonato de cálcio moído inclui principalmente uma primeira pedra calcária moída, e o segundo carbonato de cálcio moído inclui principalmente uma segunda pedra calcária moída.

[0106]Por exemplo, em algumas formas de realização, a Volastonita moída tem um tamanho de partícula mediano de cerca de 5 μm a cerca de 50 μm (por exemplo, cerca de 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 40 μm, 90 μm), uma densidade aparente de cerca de 0,6 g/mL a cerca de 0,8 g/mL (solto) e cerca de 1,0 g/mL a cerca de 1,2 g/mL (penetrado), uma área de superfície de cerca de 1,5 m2/g a cerca de 2,0 m2/g. O primeiro material que porta SÍO2 moído tem um tamanho de partícula mediano de cerca de 40 μm a cerca de 90 μm (por exemplo, cerca de 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 30 μm, 90 μm), uma densidade aparente de cerca de 0,7 g/mL a cerca de 0,9 g/mL (solto) e cerca de 1,3 g/mL a cerca de 1,6 g/mL (penetrado).

[0107]Em certas formas de realização preferidas, a composição líquida inclui água e um dispersante solúvel em água compreendendo um sal polimérico (por exemplo, um sal de homopolímero acrílico) tendo uma concentração de cerca de 0,1 % a cerca de 2 % p/p da composição líquida.

[0108]Ainda em um outro aspecto, a invenção geralmente refere-se a um material compósito preparado de acordo com um processo divulgado aqui, por exemplo, um material compósito tendo uma resistência compressiva de cerca de 90 MPa a cerca de 175 MPa e uma resistência flexural de cerca de 5,4 MPa a cerca de 20,6 MPa.

[0109]Ainda em um outro aspecto, a invenção geralmente refere-se a um artigo de fabricação fabricado de um material compósito divulgado aqui.

[0110]Quaisquer materiais precursores adequados podem ser utilizados. Por exemplo partículas de silicato de cálcio formadas principalmente de Volastonita, CaSiO3, podem reagir com dióxido de carbono dissolvido em água. Acredita-se que cátions de cálcio sejam lixiviados da Volastonita e transformem a porção periférica do núcleo de Volastonita em Volastonita deficiente de cálcio. Como os cátions de cálcio continuam a ser lixiviados da porção periférica do núcleo, a estrutura da porção periférica eventualmente torna-se instável e quebra, desse modo transformando a porção periférica da Volastonita deficiente de cálcio do núcleo em uma primeira camada predominantemente rica em sílica. Entretanto, uma segunda camada predominantemente de carbonato de cálcio precipita da água.

[0111]Mais especificamente, a primeira camada e a segunda camada podem ser formadas da partícula precursora de acordo com a reação (1) seguinte: CaSiO3 (s) + CO2 (g) = CaCO3 (s) + SÍO2 (s) ΔH° = -87 kJ/mol CO2 (1) Por exemplo, em uma reação de carbonação de mineral silicato tal como com Volastonita, CO2 é introduzido como uma fase gasosa que dissolve em um fluido de infiltração, tal como água. A dissolução de CO2 forma espécie de ácido carbônico que resulta em uma diminuição do pH em solução. A solução fracamente ácida incongruentemente dissolve a espécie de cálcio de CaSiO3. Os cátions de cálcio liberados e a espécie de carbonato dissociada levam à precipitação de carbonatos insolúveis. Camadas ricas em sílica são consideradas permanecer nas partículas minerais como camadas suprimidas de cálcio.

[0112]Assim, de acordo com uma forma de realização preferida da invenção, CO2 preferencialmente reage com os cátions de cálcio do núcleo precursor de Volastonita, desse modo transformando a porção periférica do núcleo precursor em uma primeira camada rica em sílica e uma segunda camada rica em carbonato de cálcio. Também, a presença da primeira e segunda camadas no núcleo age como uma barreira para reação adicional entre Volastonita e dióxido de carbono, resultando no elemento de ligação tendo o núcleo, primeira camada e segunda camada.

[0113]Em algumas formas de realização, materiais de silicato tendo metais exceto Ca ou além de Ca, por exemplo Fosterita (Mg2SiO4), Diopsídeo (CaMgSi2O6), e Talco (Mg3Si4O10(OH)2) podem reagir com dióxido de carbono dissolvido em água em uma maneira similar à reação de Volastonita, como descrito acima. Acredita-se que tais materiais de silicato possam ser usados, sozinhos, em combinação, e/ou em combinação com Volastonita, como precursores para elementos de ligação de acordo com os princípios da invenção.

[0114]Preferivelmente, processos de HLPS auxiliados por gás utilizam espaço de poro parcialmente infiltrado de modo a permitir que a difusão gasosa rapidamente infiltre na pré-forma porosa e sature películas de solvente interfacial líquido finas nos poros com CO2 dissolvido. Espécies com base em CO2 têm baixa solubilidade em água pura (1,5 g/L a 25 °C, 1 atm.). Assim, uma quantidade substancial de CO2 deve ser continuamente fornecida a e distribuída por toda a pré-forma porosa para permitir conversão de carbonato significante. Utilizar difusão de fase gasosa oferece um aumento considerável (cerca de 100 vezes) no comprimento da difusão sobre aquele de difundir CO2 solúvel um tempo equivalente em uma fase líquida. (“Handbook of chemistry and physics”, Editor: D. R. Lide, Capítulos 6 e 8, 87a Edição 2006-2007, CRC.) Este estado parcialmente infiltrado permite que a reação proceda a um grau alto de carbonação em um período de tempo fixo.

[0115]Água líquida nos poros acelera a taxa de reação porque ela é essencial para ionização tanto de espécie de ácido carbônico quanto de cálcio. Entretanto, níveis de água precisam ser baixos o bastante tal que gás CO2 possa difundir na matriz porosa antes da dissolução na fase aquosa ligada ao poro. Além disso, a pré-forma porosa ativamente dissolvente serve como um padrão para crescimento de cristal reativo expansivo. Assim, o elemento e matrizes de ligação podem ser formados com distorção mínima e estresse residual. Isto permite que formas grandes e complexas resultem, tais como aquelas necessárias para materiais de infraestrutura e edificação, além de muitas outras aplicações.

[0116]Assim, várias combinações de condições de cura podem ser planejadas para obter o processo de produção desejado, incluindo temperaturas de reação variadas, pressões e comprimentos de reação. Em uma primeira forma de realização exemplar, água é liberada aos materiais precursores na forma líquida com CO2 dissolvido nesta e o processo de cura é conduzido a cerca de 90 °C e cerca de 20 psig (isto é, 20 psi acima da pressão ambiente) por cerca de 48 horas. Em uma segunda forma de realização exemplar, água está presente no material precursor (por exemplo, como água residual da etapa de mistura anterior) e vapor d’água é fornecido aos materiais precursores (por exemplo, para manter o nível de água e/ou impedir a perda de água da evaporação) junto com CO2 e o processo de cura é realizado a cerca de 60 °C e 0 psig (na pressão atmosférica ambiente) por cerca de 19 horas. Em uma terceira forma de realização exemplar, água é liberada aos materiais precursores na forma de vapor junto com CO2 e o processo de cura é realizado a cerca de 90 °C e 20 psig (20 psi acima da pressão atmosférica ambiente) por cerca de 19 horas.

[0117]Ainda em um outro aspecto, a invenção geralmente refere-se a um material compósito que inclui: uma pluralidade de elementos de ligação e uma pluralidade de partículas enchedoras. Cada elemento de ligação inclui: um núcleo compreendendo principalmente silicato de magnésio, uma camada primária ou interna rica em sílica, e uma camada secundária ou externa rica em carbonato de magnésio. A pluralidade de elementos de ligação e a pluralidade de partículas enchedoras juntas formam uma ou mais matrizes de ligação e os elementos de ligação e as partículas enchedoras são substancialmente uniformemente dispersos nestes e ligados entre si, por meio do que o material compósito exibe uma ou mais texturas, padrões e propriedades físicas.

[0118]Composições e métodos divulgados aqui em relação a silicato de cálcio podem ser adotados para usar silicato de magnésio no lugar de ou além de silicato de cálcio. B. ELEMENTOS DE LIGAÇÃO, MATRIZES DE LIGAÇÃO E MATERIAIS COMPÓSITOS B1. ELEMENTOS DE LIGAÇÃO

[0119]Como esquematicamente ilustrado nas FIGs. 3(a) a 3(c), um elemento de ligação inclui um núcleo (representado pela porção interna preta), uma primeira camada (representado pela porção intermediária branca) e uma camada secundária ou encapsulante (representada pela porção externa). A primeira camada pode incluir apenas uma camada ou subcamadas múltiplas e pode completa ou parcialmente cobrir o núcleo. A primeira camada pode existir em uma fase cristalina, uma fase amorfa ou uma mistura destas, e pode estar em uma fase contínua ou como partículas separadas. A segunda camada pode incluir apenas uma camada ou subcamadas múltiplas e também pode cobrir completa ou parcialmente a primeira camada. A segunda camada pode incluir uma pluralidade de partículas ou pode ser de uma fase contínua, com partículas separadas mínimas.

[0120]Um elemento de ligação pode exibir qualquer tamanho e qualquer morfologia regular ou irregular, sólida ou oca dependendo da aplicação intencionada. Morfologias exemplares incluem: cubos, cuboides, prismas, discos, pirâmides, poliedros ou partículas de muitas faces, cilindros, esfera, cones, anéis, tubos, arcos, agulhas, fibras, filamentos, flocos, esfera, subesfera, pérolas, uvas, granulares, oblongas, bastões, ondas, etc.

[0121]Em geral, como debatido em mais detalhe aqui, um elemento de ligação é produzido a partir de materiais precursores reativos (por exemplo, partículas precursoras) através de um processo de transformação. As partículas precursoras podem ter qualquer tamanho e forma contanto que elas satisfaçam as necessidades da aplicação intencionada. O processo de transformação geralmente leva aos elementos de ligação correspondentes tendo tamanhos e formas similares das partículas precursoras.

[0122]Partículas precursoras podem ser selecionadas de qualquer material adequado que pode passar por transformação adequada para formar os elementos de ligação desejados. Por exemplo, as partículas precursoras podem incluir óxidos e não-óxidos de silício, titânio, alumínio, fósforo, vanádio, tungstênio, molibdênio, gálio, manganês, zircônio, germânio, cobre, nióbio, cobalto, chumbo, ferro, índio, arsênio, tântalo, e/ou elementos alcalinos terrosos (berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio).

[0123]Materiais precursores exemplares incluem óxidos tais como silicatos, titanatos, aluminatos, fosfatos, vanadatos, tungstatos, molibdatos, galatos, manganatos, zirconatos, germinatos, cupratos, estanatos, hafinatos, cromatos, niobatos, cobaltatos, plumbatos, ferritas, indatos, arsenatos, tantalatos e combinações destes. Em algumas formas de realização, as partículas precursoras incluem silicatos tais como ortossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos, tectossilicatos e/ou silicato de cálcio hidratado.

[0124]Certos materiais residuais podem ser usados como as partículas precursoras para algumas aplicações. Materiais residuais podem incluir, por exemplo, minerais, resíduo industrial, ou um material químico industrial. Alguns materiais residuais exemplares incluem silicato mineral, minério de ferro, periclásio, gipsita, hidróxido de ferro (II), cinzas volantes, cinzas de fundo, escória, vidro, cápsulas oleaginosas, lama vermelho, resíduo de bateria, concreto reciclado, refugos, cinzas de papel, ou sais de salmoura de osmose reversa concentrada.

[0125]Partículas precursoras adicionais podem incluir diferentes tipos de rocha contendo minerais tais como rocha de cal-silicato, formação de fitch, gnaisse de hebron, gnaisse em camadas, membro intermediário, argilita, quartzita, sedimentos pré-cambrianos intermediários, quartzito feldpático, de cor escura com leitos de pedra calcária menores, xisto de biotita meta-sedimentar de grau alto, gnaisse de biotita, xisto de mica, quartzito, formação de hoosac, formação de partridge, gnaisse de Washington, formação de greenvale cove Devoniana, Siluriana, supergrupo de ocoee, meta-arenito, meta-grauvaca, formação de Rangeley, anfibolitos, mármore calcítico e dolomítico, formação de manhattan, gnaisse de biotita-quartzo-feldspato oxidado e cinza, e grupo de waterford.

[0126]Partículas precursoras também podem incluir rochas ígneas tais como, andesito, anortosito, basinito, boninito, carbonatito e charnoquito, materiais sedimentares tais como, mas não limitado a, argilito, arcose, brechas, cataclasito, giz, pedra argilosa, sílex córneo, pederneira, gitsone, lighine, pedra calcária, xisto limoso, arenito, xisto, e siltsone, materiais metamórficos tais como, mas não limitados a, anfibolitos, epidiorito, gnaisse, granulito, nefrita, corneana, mármore, pelito, filito, quartzito, xisto, escarnito, ardósia, carbonato de talco, e pedra-sabão, e outras variedades de rochas tais como, mas não limitadas a, adamelito, apinito, afanitos, borolanito, granito azul, epidosito, felsitos, pederneira, gânister, ijolito, jadeitito, jasproide, kenyita, vogesita, larvikite, litchfieldite, luxulianita, mangerita, minette, novaculita, pirolita, granito rapakivi, porfiroide, shonkinite, taconita, teschenita, teralita, e variolita.

[0127]A Tabela 1 fornece formas de realização exemplares de diferentes tipos de químicas para a primeira e segunda camadas que podem ser obtidas quando do uso de diferentes materiais precursores. Com respeito à primeira camada, usando-se diferentes materiais precursores pode-se obter sílica, alumina ou titânia. A segunda camada também pode ser modificada com a seleção do material precursor. Por exemplo, a segunda camada pode incluir vários tipos de carbonatos tais como, carbonatos puros, carbonatos de cátions múltiplos, carbonatos com água ou um grupo OH, carbonatos em camada com água ou um grupo OH, carbonatos contendo ânion, carbonatos contendo silicato, e minerais que portam carbonato. Tabela 1: Precursores Exemplares e Camadas Encapsulantes

[0128]A segunda camada pode ser modificada introduzindo-se ânions e/ou cátions adicionais. Tais ânions e cátions adicionais podem ser usados para modificar a segunda camada para aumentar suas propriedades físicas e químicas tais como resistência ao fogo ou resistência a ácido. Por exemplo, como mostrado na tabela 2, embora a primeira camada seja mantida como uma camada rica em sílica, a segunda camada pode ser modificada adicionando-se ânions ou cátions adicionais à reação, tais como PO42- e SO42-. Como um resultado, a segunda camada pode incluir, por exemplo, fosfato, sulfato, fluoreto diferentes ou combinações destes. Tabela 2: Exemplos de Fontes de Cátion/Ânion (além de CO32-)

B2. Matriz de ligação e Material compósito

[0129]Uma matriz de ligação compreende uma pluralidade de elementos de ligação, formando uma rede tridimensional. A matriz de ligação pode ser porosa ou não porosa. O grau de porosidade depende de várias variáveis que podem ser usadas para controlar a porosidade, tais como temperatura, projeto do reator, o material precursor e a quantidade de líquido que é introduzida durante o processo de transformação. Dependendo da aplicação intencionada, a porosidade pode ser ajustada para quase qualquer grau de porosidade de cerca de 1 % em vol. a cerca de 99 % em vol.

[0130]A matriz de ligação pode incorporar um ou mais materiais enchedores, que são misturados com os materiais precursores antes ou durante o processo de transformação para criar o material compósito. A concentração de elementos de ligação na matriz de ligação pode variar. Por exemplo, a concentração de elementos de ligação em uma base em volume pode ser relativamente alta, em que pelo menos alguns dos elementos de ligação estão em contato um com o outro. Esta situação pode surgir se o material enchedor é incorporado na matriz de ligação, mas o tipo de material enchedor e/ou a quantidade de material enchedor são tais que o nível de diluição volumétrica do elemento de ligação é relativamente baixo. Em um outro exemplo, a concentração de elementos de ligação em uma base em volume pode ser relativamente baixa, em que os elementos de ligação são mais amplamente dispersos dentro da matriz de ligação tal que poucos, se algum, dos elementos de ligação estão em contato um com o outro. Esta situação pode surgir se o material enchedor é incorporado na matriz de ligação, e o tipo de material enchedor e/ou a quantidade de material enchedor são tais que o nível de diluição é relativamente alto.

[0131]Em geral, o material enchedor pode incluir qualquer um de vários tipos de materiais que podem ser incorporados na matriz de ligação. Um material enchedor pode ser inerte ou ativo. Um material inerte não passa através de qualquer reação química durante a transformação e não age como um sítio de nucleação, embora ele possa física ou mecanicamente interagir com a matriz de ligação. O material inerte pode envolver polímeros, metais, partículas inorgânicas, agregados, e semelhantes. Exemplos específicos podem incluir, mas não são limitados a basalto, granito, PVC reciclado, borracha, partículas metálicas, partícula de alumina, partículas de zircônia, partículas de carbono, partículas de carpete, partículas Kevlar™ e combinações destes. Um material ativo quimicamente reage com a matriz de ligação durante a transformação, passa através de qualquer reação química durante a transformação e/ou age como um sítio de nucleação. Por exemplo, hidróxido de magnésio pode ser usado como um material enchedor e pode reagir quimicamente com uma fase de componente de cálcio dissolvente da matriz de ligação para formar carbonato de magnésio e cálcio.

[0132]A matriz de ligação pode ocupar quase qualquer porcentagem de um material compósito. Assim, por exemplo, a matriz de ligação pode ocupar cerca de 1 % em vol. a cerca de 99 % em vol. do material compósito (por exemplo, a fração em volume da matriz de ligação pode ser menor do que ou igual a cerca de 90 % em vol., 70 % em vol., 50 % em vol., 40 % em vol., 30 % em vol., 20 % em vol., 10 % em vol.). Uma faixa preferida para a fração em volume da matriz de ligação é cerca de 8 % em vol. a cerca de 90 % em vol. (por exemplo, cerca de 8 % em vol. a cerca de 80 % em vol., cerca de 8 % em vol. a cerca de 70 % em vol., cerca de 8 % em vol. a cerca de 50 % em vol., cerca de 8 % em vol. a cerca de 40 % em vol.), e a faixa mais preferida de cerca de 8 % em vol. a 30 % em vol..

[0133]Um material compósito também pode ser poroso ou não-poroso. O grau de porosidade depende de várias variáveis que podem ser usadas para controlar a porosidade, tais como temperatura, projeto do reator, o material precursor, a quantidade de líquido que é introduzida durante o processo de transformação e se qualquer enchedor é utilizado. Dependendo da aplicação intencionada, a porosidade pode ser ajustada para quase qualquer grau de porosidade de cerca de 1 % em vol. a cerca de 99 % em vol. (por exemplo, menos do que ou igual a cerca de 90 % em vol., 70 % em vol., 50 % em vol., 40 % em vol., 30 % em vol., 20 % em vol., 10 % em vol.). Uma faixa preferida de porosidade para o material compósito é cerca de 1 % em vol. a cerca de 70 % em vol., mais preferivelmente entre cerca de 1 % em vol. e cerca de 10 % em vol. para densidade e durabilidade altas e entre cerca de 50 % em vol. e cerca de 70 % em vol. para condutividade térmica superficial e baixa.

[0134]Dentro da matriz de ligação, os elementos de ligação podem ser posicionados, em relação um ao outro, em qualquer uma de várias orientações. As FIGs. 4(a) a 4(f) esquematicamente ilustram uma matriz de ligação exemplar que inclui elementos de ligação em forma de fibra ou plaqueta em diferentes orientações possivelmente diluídos pela incorporação de material enchedor, como representado pelo espaçamento entre os elementos de ligação. A FIG. 4(a), por exemplo, ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em forma de fibra alinhados em uma orientação de uma-direção (“1D”) (por exemplo, alinhados com respeito à direção x). A FIG. 4(b) ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em forma de plaqueta alinhados em uma orientação de duas-direções (“2-D”) (por exemplo, alinhados com respeito às direções x e y). A FIG. 4(c) ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em forma de plaqueta alinhados em uma orientação de três-direções (“3-D”) (por exemplo, alinhados com respeito as direções x, y e z). A FIG. 4(d) ilustra uma matriz de ligação que inclui elementos de ligação em forma de plaqueta em uma orientação aleatória, em que os elementos de ligação não são alinhados com respeito a qualquer direção particular. A FIG. 4(e) ilustra uma matriz de ligação que inclui uma concentração relativamente alta de elementos de ligação em forma de plaqueta que são alinhados em uma orientação 3-D. A FIG. 4(f) ilustra uma matriz de ligação que inclui uma concentração relativamente baixa de elementos de ligação em forma de plaqueta que são situados em uma orientação aleatória (uma rede de percolação). O material compósito da FIG. 4(f) obtém o limiar de percolação porque uma proporção grande dos elementos de ligação está tocando entre si tal que uma rede contínua de contatos é formada de uma extremidade do material para a outra extremidade. O limiar de percolação é a concentração crítica acima da qual elementos de ligação mostram conectividade de faixa longa com uma orientação regular, por exemplo, FIG. 4(e), ou orientação aleatória, por exemplo, Fig. 4(f), de elementos de ligação. Exemplos de padrões de conectividade podem ser encontrados em, por exemplo, Newnham, et al., “Connectivity and piezoelectric-pyroelectric composites”, Mat. Res. Bul. vol. 13, páginas 525 - 536, 1978).

[0135]Além disso, uma ou estrutura hierárquica de repetição de níveis múltiplos pode ser obtida em uma maneira que pode promover o empacotamento denso, que leva em consideração a fabricação de um material forte, entre outros propósitos funcionais, úteis potenciais. A hierarquia descreve como estruturas formam padrões em várias escalas de comprimento. Diferentes tipos de matrizes de ligação podem ser criados variando-se a porosidade da matriz e incorporando-se fibras de núcleo de diferentes tamanhos. Diferentes tipos de componentes particulados e de fibra podem ser usados com estruturas hierárquicas para fabricar diferentes tipos de estruturas com diferente conectividade. C. PROCESSOS DE FORMAR OS ELEMENTOS DE LIGAÇÃO, MATRIZES DE LIGAÇÃO E MATERIAIS COMPÓSITOS

[0136]O processo de transformação (cura) procede expondo-se o material precursor a um líquido reativo. Um reagente associado com o líquido reage com os ingredientes químicos que compõem as partículas precursoras, e mais especificamente, os reagentes químicos na porção periférica das partículas precursoras. Esta reação eventualmente resulta na formação da primeira e segunda camadas.

[0137]Em algumas formas de realização, as partículas precursoras incluem dois ou mais elementos químicos. Durante o processo de transformação, o reagente no líquido preferencialmente reage com pelo menos um primeiro dos elementos químicos, em que a reação entre o reagente no líquido (por exemplo, CO2 e espécies relacionadas em solução) e o pelo menos um primeiro elemento químico (por exemplo, cálcio2+) resulta na formação da primeira e segunda camadas, a primeira camada compreendendo um derivado da partícula precursora, geralmente excluindo o pelo menos um primeiro elemento químico, ao passo que a segunda camada compreende uma combinação (por exemplo, CaCO3) do reagente e o pelo menos um primeiro elemento químico. Em comparação, o núcleo compreende a mesma ou aproximadamente a mesma composição química como a partícula precursora (por exemplo, CaSiO3). Por exemplo, porções periféricas do núcleo podem variar da composição química da partícula precursora devido à lixiviação seletiva de elementos químicos particulares do núcleo.

[0138]Assim, o núcleo e a segunda camada compartilham o pelo menos um primeiro elemento químico (por exemplo, cálcio2+) da partícula precursora, e o núcleo e a primeira camada compartilham pelo menos um outro dos elementos químicos da partícula precursora (por exemplo, Si4+). O pelo menos um primeiro elemento químico compartilhado pelo núcleo e pela segunda camada pode ser, por exemplo, pelo menos um elemento alcalino terroso (berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio). O pelo menos um outro um dos elementos químicos compartilhados pelo núcleo e pela primeira camada pode ser, por exemplo, silício, titânio, alumínio, fósforo, vanádio, tungstênio, molibdênio, gálio, manganês, zircônio, germânio, cobre, nióbio, cobalto, lead, ferro, índio, arsênio e/ou tântalo.

[0139]Em algumas formas de realização, a reação entre o reagente na fase líquida e o pelo menos um primeiro elemento químico das partículas precursoras pode ser realizada até a conclusão resultando assim na primeira camada tornando-se o núcleo do elemento de ligação e tendo uma composição química que é diferente daquela das partículas precursoras, e pelo menos uma camada de casca adicional ou secundária compreendendo uma composição que pode incluir ou não o pelo menos um primeiro elemento químico dos dois ou mais elementos químicos das partículas precursoras. C1. SINTERIZAÇÃO DE FASE LÍQUIDA HIDROTÉRMICA AUXILIADA POR GÁS

[0140]Os elementos de ligação podem ser formados, por exemplo, por um método com base em HLPS auxiliada por gás. Em um tal método, um corpo sólido poroso incluindo uma pluralidade de partículas precursoras é exposto a um líquido (solvente), que parcialmente satura os poros do corpo sólido poroso, significando que o volume dos poros é parcialmente preenchido com água.

[0141]Em certos sistemas tais como aqueles formando carbonato, completamente enchendo os poros com água acredita-se que seja indesejável porque o gás reativo é incapaz de difundir da superfície externa do corpo sólido poroso para todos os poros internos por difusão gasosa. Ao contrário, o reagente do gás reativo dissolveria no líquido e difundiria na fase líquida da superfície externa aos poros internos, o que é muito mais lento. Esta difusão de fase líquida pode ser adequada para transformar corpos sólidos porosos finos mas seria inadequada para corpos sólidos porosos mais espessos.

[0142]Em algumas formas de realização, um gás contendo um reagente é introduzido nos poros parcialmente saturados do corpo sólido poroso e o reagente é dissolvido pelo solvente. O reagente dissolvido depois reage com o pelo menos primeiro elemento químico na partícula precursora para transformar a porção periférica da partícula precursora na primeira camada e na segunda camada. Como um resultado da reação, o reagente dissolvido é suprimido do solvente. Entretanto, o gás contendo o reagente continua a ser introduzido nos poros parcialmente saturados para fornecer reagente adicional ao solvente.

[0143]Conforme a reação entre o reagente e o pelo menos primeiro elemento químico das partículas precursoras progride, a porção periférica da partícula precursora é transformada na primeira camada e na segunda camada. A presença da primeira camada na periferia do núcleo eventualmente impede outra reação separando-se o reagente e o pelo menos primeiro elemento químico da partícula precursora, desse modo fazendo com que a reação eficazmente pare, deixando um elemento de ligação tendo o núcleo como o centro não reagido da partícula precursora, a primeira camada em uma periferia do núcleo, e uma segunda camada na primeira camada.

[0144]O elemento de ligação resultante inclui o núcleo, a primeira camada e a segunda camada, e é geralmente maior em tamanho do que a partícula precursora, enchendo nas regiões porosas adjacentes do corpo sólido poroso e possivelmente ligando com materiais adjacentes no corpo sólido poroso. Como um resultado, a formação em forma de rede de produtos pode ser formada que têm substancialmente o mesmo tamanho e forma como mas uma densidade mais alta do que o corpo sólido poroso. Esta é uma vantagem sobre processos de sinterização tradicionais que causam diminuição do transporte de massa para produzir um material de densidade mais alta do que o pó compacto inicial. C2. HLPS EM UMA AUTOCLAVE

[0145]Em uma forma de realização exemplar do método de HLPS, um corpo sólido poroso compreendendo uma pluralidade de partículas precursoras é colocado em uma câmara de autoclave e aquecido. Água como um solvente é introduzida nos poros do corpo sólido poroso vaporizando-se a água na câmara. Uma placa de resfriamento acima do corpo sólido poroso condensa a água evaporada que depois goteja sobre o corpo poroso e no poro do corpo sólido poroso, assim saturando-se parcialmente os poros do corpo sólido poroso. Entretanto, o método de introduzir água neste exemplo é um dos vários modos que a água pode ser liberada. Por exemplo, a água também pode ser aquecida e pulverizada.

[0146]Entretanto, dióxido de carbono como um reagente é bombeado na câmara, e o dióxido de carbono difunde nos poros parcialmente saturados do corpo poroso. Uma vez nos poros, o dióxido de carbono dissolve na água, permitindo assim que a reação entre as partículas precursoras e o dióxido de carbono transforme as porções periféricas das partículas precursoras na primeira e segunda camadas.

[0147]Conforme a reação entre o segundo reagente e a primeira camada progride, o segundo reagente continua a reagir com a primeira camada, transformando a porção periférica da primeira camada na segunda camada. A formação da segunda camada pode ser pela exo-solução de um componente na primeira camada, e uma tal segunda camada pode ser uma camada gradiente, em que a concentração de um dos elementos químicos (cátions) compondo a segunda camada varia de alta a baixa conforme se move da superfície da partícula de núcleo para a extremidade da primeira camada. Também é possível que a segunda camada possa ser uma composição gradiente igualmente, tal como quando as camadas são amorfas ou compostas de soluções sólidas que têm composições constantes ou variadas.

[0148]A presença da segunda camada na periferia do núcleo precursor eventualmente impede outra reação separando-se o segundo reagente e a primeira camada, fazendo com que a reação eficazmente pare, deixando um elemento de ligação tendo o núcleo, a primeira camada em uma periferia do núcleo e uma segunda camada na primeira camada. O elemento de ligação resultante é geralmente maior em tamanho do que a partícula precursora original, desse modo enchendo nas regiões porosas adjacentes do corpo sólido poroso e ligando com materiais adjacentes do corpo sólido poroso. Como um resultado, o método leva em consideração a formação em forma de rede de produtos tendo substancialmente a mesma forma como, mas uma densidade mais alta do que o corpo sólido poroso original. Esta é uma vantagem sobre processos de sinterização tradicionais que causam diminuição do transporte de massa para produzir um material de densidade mais alta do que o pó compacto inicial. C3. MEIO DE INFILTRAÇÃO

[0149]O meio de infiltração usado para o transporte em pelo menos uma porção da matriz porosa inclui um solvente (por exemplo, água) e uma espécie reativa (por exemplo, CO2). O solvente pode ser aquoso ou não-aquoso. O solvente pode incluir um ou mais componentes. Por exemplo, em algumas formas de realização, o solvente pode ser água e etanol, etanol e tolueno, ou misturas de vários líquidos iônicos, tais como líquidos iônicos com base em cátions de imidazólio e piridínio alquil-substituídos, com ânions de haleto ou trialogenoaluminato. Sistemas umectantes são preferidos sobre não-umectantes de modo a simplificar o equipamento de processamento.

[0150]O solvente não deve ser quimicamente reativo com a matriz porosa, embora o solvente possa reagir quimicamente com a espécie reativa. O solvente pode ser removido por intermédio de uma variedade de métodos de separação tais como fluxo em massa, evaporação, sublimação ou dissolução com um meio de lavagem, ou qualquer outro método de separação adequado conhecido a uma pessoa de habilidade comum na técnica.

[0151]Mais especificamente, o solvente é um líquido na temperatura onde a espécie reativa dissolvida reage com a matriz porosa. Esta temperatura variará dependendo do solvente e espécie reativa específicos escolhidos. Temperaturas baixas são preferidas sobre mais altas para economizar energia e simplificar o equipamento de processamento desse modo reduzindo os custos de fabricação.

[0152]O papel do solvente contrasta com técnica anterior envolvendo sistemas reativos, tais como, por exemplo, cimento Portland, onde um solvente tal como água reage com uma matriz porosa para formar produtos que contêm moléculas de solvente, tais como hidratos metálicos ou hidróxidos metálicos, entre outros produtos de precipitação.

[0153]Não obstante da fase da espécie reativa pura, a espécie reativa dissolve no solvente como espécie neutra, aniônica ou catiônica. Por exemplo, o pelo menos uma espécie reativa pode ser CO2, que é um gás na temperatura ambiente que pode dissolver em água como CO2 neutro mas pode criar espécie reativa tal como H3O+, HCO3-, H2CO3 e CO32-. Apesar da fase inicial da espécie reativa e do solvente no estado natural, o meio de infiltração está em uma fase líquida nos poros (por exemplo, espaços intersticiais) de uma matriz porosa.

[0154]Por exemplo, forças capilares podem ser usadas para absorver o meio de infiltração em uma matriz porosa espontaneamente. Este tipo de umectação ocorre quando o meio de infiltração tem um ângulo de contato muito baixo (por exemplo, < 90 °C). Neste caso, o meio pode parcialmente encher (parcialmente saturar) ou completamente encher (saturar) os poros. A infiltração também pode ocorrer em uma tal maneira que alguns poros são cheios enquanto outros são vazios e/ou parcialmente cheios. Também é possível que uma matriz porosa infiltrada com gradientes em enchimento ou saturação de poro possa ser mais tarde transformada para uma que é uniforme por intermédio de fluxo capilar. Além disso, a umectação não ocorre espontaneamente quando o ângulo de contato do meio de infiltração é alto (por exemplo, > 90°). Em tais casos, fluidos não infiltrarão na matriz porosa a menos que pressão externa seja aplicada. Este método tem utilidade quando é desejável remover o meio de infiltração pela liberação de pressão (por exemplo, uma reação pode ser iniciada ou parada por pressão).

[0155]Quando a infiltração é feita usando fluxo capilar espontâneo nos poros, o fluxo em massa cessa quando os poros são cheios (saturados). Durante a HLPS, a espécie reativa reage com a matriz para formar um ou mais produtos pelas várias reações. O pelo menos uma espécie de reação é suprimida de dentro do espaço do poro e assim precisa ser reabastecida durante o curso da reação. Quando poros são completamente saturados com o meio de infiltração, a espécie reativa deve ser transportada do meio de infiltração externo à matriz porosa através dos poros de matriz. Em um fluido quiescente, a difusão é o processo pelo qual o transporte ocorre. Assim, para alguns métodos de HLPS cujas reações dentro dos poros são rápidas em relação a todos os outros processos de transporte de massa, a reação torna-se limitada por aumentos grandes na espessura da matriz porosa. Em um tal caso, apenas a porção externa da matriz reage extensivamente com a espécie reativa, enquanto regiões internas da matriz porosa são menos completamente reagidas ou não reagidas. Este tipo de reações é adequado para a preparação de microestruturas de gradiente onde as concentrações dos produtos do processo de HLPS são mais altas na porção externa (perto das regiões da superfície externa) versus o interior da estrutura. C4. SELEÇÃO DO PROCESSO E CONTROLE

[0156]Quando reações altamente exotérmicas procedem lentamente em relação ao transporte do meio de infiltração e a matriz é termicamente isolante, o calor capturado pode aumentar a taxa de reação no interior da matriz para permitir que seu interior contenha mais fase de produto (isto é, o produto da reação entre o pelo menos uma espécie reativa e uma porção da matriz porosa) do que seu interior. Para processos de HLPS onde reações isotermicamente procedem em uma taxa intermediária em relação ao transporte de massa do meio de infiltração, a difusão pode continuar a fornecer os poros com espécie reativa e nenhum gradiente no grau da reação (ou concentração do produto) será observado. Em um tal caso, existe pouca diferença na composição química e/ou de fase do interior ao exterior do material da estrutura ou corpo monolíticos.

[0157]Em muitos casos, uma microestrutura uniforme com respeito à fase e à composição é desejável no corpo de estrutura monolítica. Além disso, também é desejável conduzir reações de HLPS em um período de tempo relativamente curto, por exemplo, onde corpos monolíticos espessos grandes são necessários para aplicações tais como para rodovias ou pontes. É desejável equilibrar a taxa de reação e transporte de massa para processos de HLPS. A estratégia para a escolha do precursor e método de introduzir os precursores para compreender o meio de infiltração é importante. A escolha preferida de precursores e método de introduzir o meio de infiltração é pelo menos em parte uma função da espessura da amostra na direção mais fina, da escala de tempo considerada aceitável para o processo e das restrições termodinâmicas e cinéticas necessárias para que o processo seja comercialmente viável, tal como temperatura, pressão e composição.

[0158]A Tabela 3 resume a escolha do precursor e estratégias do método de introdução. A matriz porosa pode ser diretamente infiltrada ou a matriz porosa pode ser evacuada antes de qualquer uma das sequências de infiltração descritas na Tabela 3. Métodos são descritos que usam gases como precursores, líquidos como precursores ou sólidos como precursores. Além disso, misturas de fases tais como sólidos e líquidos, gases e líquidos e gases e sólidos podem todas ser usadas. Por exemplo, um reagente tal como CO2 é um gás em seu estado puro mas é convertido a uma espécie de solução dissolvida em água. Um tal evento pode acontecer por difusão gasosa na matriz porosa e condensação subsequente quando um poro é encontrado. Este tipo de sistema precursor é relevante quando microestruturas tendo fases de carbonato são desejadas. A ordem de adição dos precursores (solvente e espécie reativa) pode influenciar o rendimento da reação e a microestrutura do material. Tabela 3. Precursores e Métodos de Introdução

[0159]Em algumas formas de realização, o solvente e a espécie reativa podem ser pré- misturados para formar o meio de infiltração e depois introduzidos na matriz em uma etapa única. Em outras formas de realização, pode ser preferível utilizar múltiplas sequências de infiltração. Por exemplo, o precursor de solvente pode ser introduzido primeiro seguido por infiltração da espécie reativa ou vice-versa.

[0160]Nem os precursores de solvente nem da espécie reativa precisam estar na mesma fase inicialmente visto que o meio de infiltração será um líquido que é encontrado nos poros da matriz. Por exemplo, o precursor de solvente pode ser um vapor tal como água, que é gasosa em temperaturas a 100 °C ou mais altas na pressão atmosférica e pode ser condensada a um líquido resfriando-se a matriz a uma temperatura mais baixa do que 100 °C ou utilizando a energia superficial usando-se matrizes porosas com tamanhos de poro na faixa de tamanho de poro de Kelvin (menos do que 100 nm). Quando os poros são grandes, a temperatura é elevada tal que a espécie gasosa não pode ser termicamente condensada, quantidades pequenas de solução de infiltração são necessárias ou outras razões não debatidas aqui, e pode ser desejável formar o líquido no poro usando um composto deliquescente. Exemplos de tais compostos incluem ácido bórico, nitrato de ferro, e hidróxido de potássio. Neste caso, um vapor tal como água pode converter a fase de sólido deliquescente no poro a um líquido e o crescimento de cristal da fase de produto pode proceder no poro. Isto é particularmente útil quando a infiltração e difusão de líquido limita a espessura do produto fabricado por HLPS. Alternativamente, difusão gasosa pode ser usada para transportar a espécie em distâncias muito grandes para formar o meio de infiltração necessário para HLPS dentro dos poros da matriz.

[0161]Vários aditivos podem ser incorporados para melhorar o processo de HLPS e os produtos resultantes. Aditivos podem ser sólidos, líquidos ou gases em seu estado puro mas solúveis na fase de solvente ou coprocessados (por exemplo, pré-misturados) com a matriz porosa antes da incorporação do meio de infiltração. Exemplos incluem catalisadores de nucleação, agentes de inibição de nucleação, condicionadores de solvente (por exemplo, agentes suavisadores de água), agentes umectantes, agentes não umectantes, aditivos de cimento ou concreto, aditivos para materiais de edificação, aditivos de controle de morfologia de cristal, catalisadores de crescimento de cristal, aditivos que retardam o crescimento do cristal, tampões de pH, ajustadores de concentração iônica, dispersantes, aglutinantes, agentes de controle reológico, catalisadores de taxa de reação, dispersantes eletrostáticos, estéricos, eletrostéricos, polieletrolíticos e em camada de Vold, agentes de capeamento, agentes de ligação e outras espécies adsortivas de superfície, modificadores de pH ácido ou básico, aditivos que geram gás, líquidos ou sólidos (por exemplo, quando aquecidos, pressurizados, despressurizados, reagidos com uma outra espécie ou expostos a qualquer variável de processamento não listada aqui), e componentes biológicos ou sintéticos (por exemplo, servindo qualquer uma das funções acima e/ou como um solvente, espécie reativa ou matriz porosa).

[0162]Em algumas formas de realização, um sólido deliquescente pode ser usado. O sólido deliquescente pode ser pré-misturado com a matriz porosa. Depois a pré-mistura do solvente e pelo menos uma espécie reativa pode ser introduzida ao sólido deliquescente- matriz porosa. O solvente e pelo menos uma espécie reativa na pré-mistura pode estar tanto na fase gasosa ou tanto em fases líquidas. Em algumas formas de realização, o solvente pode ser um líquido e o pelo menos uma espécie reativa pode estar em uma fase gasosa na pré-mistura ou vice-versa.

[0163]Uma corrente de gás-vapor d’água pode ser passada sobre um sal deliquescente na matriz porosa para gerar o meio de infiltração em uma fase líquida no espaço intersticial na matriz porosa. Por exemplo, uma corrente de gás úmido-vapor d’água pode servir como um solvente para dissolução de CO2 e ionização. Um grande número de sais é conhecido como sendo deliquescente e pode ser usado adequado para formar soluções líquidas a partir do fluxo de ar úmido sobre as superfícies do sal. A seleção do sal apropriado conta com o nível de umidade no ar. Alguns sais podem operar em umidade relativa muito baixa. Exemplos de sais deliquescentes incluem Mg(NO3)2, CaCl2 e NaCl.

[0164]Com respeito à liberação do meio de infiltração, ele pode ser liberado como uma solução em massa que espontaneamente umedece a matriz porosa. Existem muitas opções para a liberação desta solução. Primeiro, a matriz porosa pode ser imersa no líquido. Segundo a solução de infiltração pode ser pulverizada sobre a matriz porosa. Em um sistema quiescente, quando existe um volume de solução de infiltração que é maior do que o volume de poro da matriz porosa, a difusão propaga a reação liberando-se a espécie reativa aos sítios de poro.

[0165]Alternativamente, o fluido pode fluir (mecanicamente por convecção) através da matriz porosa por uma variedade de métodos. Métodos tais como fluxo pressurizado, secagem, fluxo eletro-osmótico, fluxo por magnetismo-osmose, e fluxo acionado por gradiente de temperatura e químico podem ser usados para fluir o meio de infiltração de líquido através do corpo poroso. Este fluxo dinâmico permite que o reagente fresco esteja perto da matriz porosa, em oposição a contar com processos difusionais. Este método é benéfico contanto que a distribuição de tamanho de poro da matriz permita uma taxa de fluxo razoavelmente alta de um fluido que fornece espécie reativa mais rápido do que um processo difusional e é ótimo quando a taxa de fornecimento iguala-se ou excede a taxa de reação para a formação do produto. Além disso, o fluxo passante do meio de infiltração é especialmente útil para reações altamente exotérmicas. Isto é particularmente benéfico para estruturas monolíticas que são espessas e podem gerar calor internamente capaz de gerar pressões internas capazes de fraturar a estrutura monolítica.

[0166]Existem muitas aplicações onde espessuras de materiais excedem esta escala de comprimento. Nestes casos, a convecção mecânica do fluido por qualquer meio adequado conhecido a uma pessoa de habilidade na técnica é preferida. Uma alternativa é introduzir o solvente ou espécie reativa como uma espécie gasosa. Também, condições supercríticas podem ser utilizadas para obter taxas de transporte que encontram-se entre líquidos e gases. Espécies de gás podem ser mecanicamente por convecção aplicando-se um gradiente de pressão através da matriz porosa. Se o gás é uma espécie reativa, poros preenchidos com fluido solvente podem fluir para fora dos poros deixando para trás uma película de solvente nos poros que podem absorver o gás da espécie reativa. Alternativamente, poros parcialmente cheios permitirão que o gás flua através dos poros conforme o solvente absorve uma porção do fluxo de gás através dos mesmos.

[0167]Um sistema pode utilizar temperaturas baixas e pressões baixas para permitir um processo de baixo custo. Assim, processos que mantém uma fração de solvente nos poros para facilitar a difusão gasosa da espécie reativa são preferidos sobre aqueles que utilizam fluidos quiescentes para reações onde uma fração grande de produto é desejada. Existem muitos projetos de aparelho que podem transportar eficazmente a espécie de reagente e solvente aos poros. Alguns destes projetos envolvem equipamento de reator convencional tais como prensas de filtro, câmaras de pulverização, autoclaves e máquinas a vapor. D. CÂMARAS DE CURA DE CO2

[0168]A invenção fornece aparelho e métodos para a cura de pegada de carbono baixa, eficiente de energia, de baixo custo de concretos que utilizam dióxido de carbono como um reagente. Nós descrevemos agora os princípios do projeto de engenharia e métodos que fornecem captura e utilização de carbono com aumento com custo mínimo ou nenhum quando comparado a câmaras de cura de concreto de cimento Portland tradicionais. D1. CURA DE CONCRETO USANDO CO2

[0169]Os sistemas e métodos da invenção são utilizados usando materiais e químicas que contam com a presença de CO2 para curar, tal como CO2 em um meio de reação tal como água, em que ácido carbônico, íons de carbonato, e íons de bicarbonato são fornecidos. Exemplos de tais materiais e químicas foram descritos aqui acima.

[0170]O processo de cura de concreto por CO2 descrito aqui é geralmente similar ao processo de cura de concreto convencional descrito acima, com a diferença significante que cinco parâmetros são independentemente controlados no ambiente de cura controlado versus os dois originais descritos na cura tradicional. Além da temperatura e umidade, a pressão do sistema, a concentração de dióxido de carbono, e a velocidade de gás dentro da câmara também são controladas. Uma distinção com respeito ao controle de umidade é que nos sistemas convencionais da técnica anterior, a umidade é elevada acima da ambiente porque água é um reagente na cura de cimento Portland, enquanto nos sistemas e métodos de acordo com a presente invenção, água não é um reagente mas, preferivelmente, é um meio de reação. Preferivelmente, nos presentes sistemas e métodos CO2 é o reagente. Consequentemente, na presente invenção, vapor d’água, temperatura e velocidade de gás podem ser controlados para fazer com que a água seja removida do produto de cura ou adicionada ao produto de cura como pode ser necessário. Tanto sistemas de cura do tipo “ambiente grande” quanto de “caminhos múltiplos” como descrito em sistemas de cura de concreto convencionais também podem ser utilizados em sistemas de cura por CO2.

[0171]A FIG. 5 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de concreto por CO2 construída e operada de acordo com os princípios da invenção. Na FIG. 5 uma câmara de cura é fornecida com CO2 a partir de uma fonte por via de uma válvula de dosagem, que pode controlar a pressão, a taxa de fluxo, e a duração do fluxo do CO2. A atmosfera de CO2 é recirculada através de um soprador e um trocador de calor ou aquecedor, de modo que a temperatura da atmosfera dentro da câmara de cura possa ser regulada ou modificada. Em algumas formas de realização, um trocador de calor pode ser usado para resfriar a atmosfera dentro da câmara de cura, por exemplo se a reação de cura for suficientemente exotérmica de modo que a atmosfera esteja sendo aquecida excessivamente.

[0172]Nas formas de realização descritas, CO2 de grau industrial em cerca de 99 % de pureza é usado, que é fornecido por uma variedade de companhias de gás industrial diferentes, tais como Praxair, Inc., Linde AG, Air Liquide, e outras. Este fornecimento pode ser mantido em tanques de contenção pressurizados grandes na forma de dióxido de carbono líquido regulado na temperatura específica tal que o mesmo mantém uma pressão de vapor de aproximadamente 300 PSIG. Este gás é depois bombeado e regulado por pressão a uma câmara de cura por CO2. Alternativamente, o CO2 capturado em instalações industriais (incluindo, mas não limitadas a usinas de produção de amônia, usinas de processamento de gás natural, usinas de fabricação de cimento, usinas de fabricação de vidro, CO2 de aterros sanitários e outros biogases, usinas de biodiesel) e instalações de fonte de combustão (por exemplo, produção de energia elétrica ou vapor) podem ser usadas. Além disso, o CO2 produzido a partir de poços de produção de dióxido de carbono que perfuram na terra para extrair uma corrente de dióxido de carbono de uma formação geológica ou grupo de formações que contêm depósitos de dióxido de carbono também pode ser usado. D2. CONTROLES DE TEMPERATURA DE CURA DE CONCRETO POR CO2

[0173]Em algumas formas de realização, a temperatura é medida utilizando um sensor tal como um termopar ou um RTD. O sinal de medição é dirigido de volta a um controlador ou computador que é capaz de regular a energia no trocador de calor e desse modo ajustar a temperatura do sistema inteiro com o passar do tempo. O soprador é um componente importante do sistema de aquecimento visto que ele é capaz de ajudar a transferir a energia térmica para o gás que transfere para os produtos e a câmara propriamente dita que é uma parte importante de umidade controlada das amostras. O método de aquecimento pode ser elétrico ou a gás. Aquecedores de camisa podem ser utilizados para controlar a temperatura do CO2 que flui através de uma câmara em contato com a camisa de aquecimento, qualquer fonte conveniente de calor pode ser usada. Os meios de aquecimento externo podem incluir mas não são limitados a aquecimento elétrico, aquecimento por água quente, ou aquecimento por óleo quente. Para câmaras de cura por CO2 sistemas de aquecimento a gás indireto foram utilizados até aqui e queimadores a gás de queima direta foram evitados porque eles puxarão ar e produtos de combustão no sistema, desse modo diluindo o CO2 e fazendo controle da concentração de CO2 problemática. Alguns sistemas de escala menor tais como os Reatores de Tambor utilizam aquecedores de camisa elétricos para aquecer a superfície inteira da câmara preferivelmente do que um elemento de aquecimento dentro da câmara. D3. CURA POR CO2 DE OPÇÕES DE CONTROLE DE UMIDADE DO CONCRETO

[0174]A FIG. 6 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de concreto por CO2 que fornece umidificação de acordo com os princípios da invenção. Na FIG. 6, um fornecimento de água é fornecido e vapor d’água é adicionado à atmosfera que está circulando dentro da câmara de cura. A água pode ser qualquer fonte de água potável conveniente. Em algumas formas de realização, água de torneira comum é usada. Em algumas formas de realização, a água pode ser convertida a vapor por fluxo através de um bocal de nebulização ou um bocal de pulverização por atomização, um gerador de vapor elétrico, um gerador de vapor a gás, ou por ser aquecida acima da temperatura do gás na câmara de modo a causar evaporação de uma água líquida fornece um exemplo sendo um reator de tambor com um aquecedor de imersão. Ainda em uma outra forma de realização, o fornecimento de CO2 pode ser fluxado nos sistemas depois de ter sido borbulhado através de um fornecimento de água aquecida de modo a aumentar a umidade relativa da corrente de gás de entrada um exemplo sendo um reator de tambor configurado para processamento por “fluxo” ou “circuito aberto”.

[0175]Umidade relativa é um parâmetro importante tanto na cura de concreto tradicional assim como em cura de concreto por CO2. Em uma câmara de cura tradicional uma atmosfera de ar úmido existe que é compreendida principalmente de nitrogênio, oxigênio, e vapor d’água. Nestes sistemas a umidade relativa é o mais frequentemente medida por uma tecnologia de sensor capacitivo padrão. Entretanto, câmaras de cura por CO2 têm uma atmosfera de gás compreendida predominantemente de dióxido de carbono que é incompatível com alguns tipos destes sensores. A tecnologia de sensoriamento tal como técnicas de bulbo seco bulbo úmido que utilizam as razões psicrométricas para dióxido de carbono e vapor d’água ou instrumentos de medição de vapor d’água de polarização por dipolo ou higrômetros de espelho frio ou sensores de umidade capacitivos nos sistemas de cura de concreto por CO2 descritos aqui.

[0176]Dependendo do tipo e geometria do produto sendo curado, o projeto da câmara, e da eficiência de empacotamento do produto na câmara a umidade pode precisar ser diminuída ou aumentada e regulada a um ponto de ajuste específico. Pontos de ajuste podem variar em qualquer lugar de 1 % a 99 % de umidade relativa. Três métodos diferentes para controle de umidade podem existir em processos de cura de concreto por CO2 que podem ser combinados em um sistema único. O método para umidificação em uma forma de realização de um sistema de cura por CO2 é representado na FIG. 6.

[0177]A FIG. 7 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura por CO2 que fornece desumidificação purgando-se gás úmido de acordo com os princípios da invenção. Como mencionado, em alguns casos é necessário remover a umidade do sistema para curar os produtos de concreto com CO2. Um método simples de reduzir a umidade relativa é substituindo-se o gás úmido no sistema com um gás seco, neste caso dióxido de carbono. A mistura de gás CO2 úmido é liberada por intermédio de uma válvula de exaustão que pode ser uma válvula de controle de dosagem ou uma válvula de sangria automática, e compõe o CO2 seco que entra no sistema de recirculação de modo a diminuir a umidade relativa ao ponto de ajuste desejado enquanto mantendo a pressão regulada e o fluxo de gás dentro do sistema de cura. Neste tipo de desumidificação por purga, uma desvantagem é que uma quantidade maior de dióxido de carbono será exaurida do sistema. Entretanto, uma vantagem é que a quantidade de vapor d’água pode ser conduzida descendo até a concentração de vapor d’água no gás de purgação de entrada, que em alguns exemplos pode ser extremamente baixa se o gás de purgação CO2 for gerado por vaporização do CO2 líquido.

[0178]A FIG. 8 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura por CO2 que fornece desumidificação usando um trocador de calor resfriado de acordo com os princípios da invenção. Em uma forma de realização alternativa, o aparelho e método de desumidificação mostrados na FIG. 8 representam uma técnica para reduzir a umidade relativa e portanto remover o vapor d’água do gás por um método que não de purgação. Esta técnica particular usa um aparelho e método de extração de água para remover a água, que em uma forma de realização preferida é um trocador de calor resfriado. Uma unidade resfriadora recirculante circula uma solução de água e etileno glicol resfriada entre -15C e 15C através de uma serpentina de trocador de calor de aço inoxidável de área de superfície alta que é montada na linha direta de fluxo de gás úmido. Um pouco da água da corrente de gás passará por uma transição de fase e condensará para formar um líquido na serpentina, que depois pode ser coletado e drenado para fora do sistema por intermédio de um sifão de drenagem de líquido, válvula convencional, ou uma válvula solenóide em um cronômetro para drenar o líquido e não o gás. O benefício de usar este tipo de sistema é que durante o processo uma quantidade muito mínima de gás dióxido de carbono será ejetada e gasta quando comparado ao método de desumidificação por purgação mostrado na FIG. 7. Uma desvantagem desta técnica é a necessidade por algum equipamento extra que não é padrão em câmaras de cura de concreto tradicionais. Uma outra desvantagem é que a demanda de energia do sistema aumentará para operar a unidade resfriadora.

[0179]Em algumas situações, por exemplo se existe uma necessidade de remover uma quantidade grande de água do sistema, os dois métodos de desumidificação mencionados acima podem ser operados juntos para manter os níveis de umidade tão baixos quanto possível. D4. ENCHIMENTO E ELEVAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO NO SISTEMA DE CURA

[0180]No início de um processo de cura, um período de interrupção de dióxido de carbono anterior com controle de parâmetros tais como temperatura, umidade relativa, e velocidade de gás pode primeiro existir, ponto este em que concentrações de dióxido de carbono podem ser aumentadas em uma câmara de cura fluindo-se CO2 no sistema da fonte de gás e deslocando-se o ar para fora da câmara, o que é chamado o ciclo de purgação. Por todo o ciclo de purgação um excesso de dióxido de carbono será usado que leva em consideração algum resíduo ainda inevitável pequeno no processo. Em algumas formas de realização, espera-se que o gás de saída possa ser coletado e fracionado para recuperar o CO2 que de outro modo seria perdido por ventilação ou por ser transferido para uma câmara de cura secundária ou uma abertura adicional em um sistema de cura de caminhos múltiplos. O ciclo de purgação é concluído quando a concentração desejada de CO2 na câmara de cura é alcançada. A concentração de CO2 pode ser medida utilizando uma variedade de diferentes técnicas de medição tais como sensoriamento no infravermelho não dispersivo ou cromatografia gasosa. Taxas de reação na composição de cimento de carbonação descritas aqui acima têm um forte relacionamento à concentração de dióxido de carbono, e portanto tipicamente concentrações de CO2 altas são alcançadas no começo do ciclo de reação, mas isto não tem que ser o caso em todos os exemplos. Depois do ciclo de purgação, a umidade relativa, temperatura, e velocidade de gás na câmara podem ser ajustadas para reduzir a evaporação da água das espécimes na câmara se necessário.

[0181]Nas formas de realização descritas aqui, dióxido de carbono é um reagente e será consumido no processo. Portanto é importante reforçar o fornecimento de CO2 por todo o processo de modo a manter uma taxa de reação desejada. Depois que o fluxo alto de CO2 na câmara no ciclo de purga foi concluído, algumas opções existem para manter um nível alto de CO2 durante a reação. D5. REABASTECIMENTO DE CO2 POR FLUXO CONSTANTE E SANGRIA (CIRCUITO ABERTO)

[0182]Uma técnica que pode ser aplicada é utilizar um fluxo compatível ainda baixo de CO2 por toda a duração inteira do processo de cura enquanto sangrando um fluxo baixo de gás de exaustão. Este tipo de sistema de cura pode ser do mais simples e requerer a quantidade mínima de retroalimentação e controle do sistema e ser utilizado quando um perfil ainda não é conhecido para um produto ou quando controle preciso não é necessário. Entretanto, ele também pode ser configurado em uma maneira sofisticada que pode ter medidores de fluxo na entrada e saída do sistema para conduzir um equilíbrio de massa de CO2 e determinar as taxas e quantidades totais de CO2 sequestrado usando um sistema de controle computadorizado que pode basicamente indicar as taxas de reação e determinar quando o processo de cura foi concluído. Isto permitirá que concentrações de CO2 sejam reabastecidas. A taxa de fluxo do CO2 de constituição precisa ser apenas tão alta quanto a taxa de gás consumido no processo. O efeito secundário deste método é uma “desumidificação por purgação” como descrito mais no início usando-se o gás seco para arrastar o gás úmido. Este processo pode ser implementado fornecendo-se uma válvula de CO2 de fluxo alto para o ciclo de purgação e uma válvula de CO2 de fluxo baixo ou controlador de fluxo para o reabastecimento por toda a duração do ciclo de cura, como ilustrado na FIG. 9. Como descrito mais no início, esta metodologia para reabastecimento e desumidificação de CO2 requer CO2 em excesso do que é necessário na reação.

[0183]Esta metodologia de fluxo constante é chamada fluxo através da reação, e também é útil para processos utilizando correntes residuais de gás rico em CO2 contínuas. Tais correntes residuais podem ser gases de combustão de uma variedade de indústrias incluindo mas não limitadas a fornos de cimento, fornos de fusão de vidro, usinas elétricas, biogases, e semelhantes. Portanto, tais câmaras de fluxo constante podem ser configuradas e ser compatíveis tanto com um fornecimento de gás CO2 industrial assim como correntes de gás residuais. Reatores de Tambor Solidia mostrados na FIG. 12 a FIG. 15 são um exemplo de uma unidade em pequena escala que pode ser utilizada como um sistema de reabastecimento de CO2 de fluxo baixo. D6. REABASTECIMENTO REGULADO POR BAIXA PRESSÃO

[0184]Depois da regulação da purgação de CO2 existe um outro método para manter concentrações de CO2 por toda a duração do ciclo de cura. Este método alternativo usa regulação de baixa pressão. Em um sistema mecanicamente regulado um regulador de diafragma de baixa pressão é usado. Este regulador pode controlar pressões até tão baixas quanto 1 polegada de H2O (ou aproximadamente 1/400 de uma atmosfera). Estes reguladores são altamente sensíveis e levam em consideração o reabastecimento de CO2 apenas conforme a pressão é diminuída devido ao consumo de CO2 no processo de reação. Um exemplo deste tipo de sistema é o Reator de Tambor Solidia em pequena escala que pode ser configurado para reabastecimento regulado por baixa pressão assim como reabastecimento de fluxo constante.

[0185]Em uma outra forma de realização, um método eletrônico pode ser usado medindose a pressão no sistema com um transdutor de baixa pressão altamente exato ligado com uma válvula de controle de dosagem ao contrário de uma válvula de diafragma mecânica. A FIG. 10 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura que tem uma linha de purga de CO2 e que pode fornecer reabastecimento de CO2 regulado por pressão usando esta técnica. Um exemplo disto é o sistema de autoclave Solidia operado em baixa pressão. D7. REGULAÇÃO DO CIRCUITO FECHADO DE CONCENTRAÇÃO DE CO2

[0186]Um outro método para prolongar as concentrações de dióxido de carbono durante a reação é bem estudado para manter uma concentração altamente compatível, embora esta seja a técnica mais cara. Este método usa a medição de concentração de CO2 no sistema diretamente, e emprega um controlador tal como um PLC para controlar a concentração de CO2 em um ponto de fixação com uma válvula de controle eletrônica/automática. Uma técnica de medição para medir CO2 diretamente tal como NDIR deve ser preferivelmente utilizada. No método de medição de NDIR, uma corrente de amostra de gás é puxada do sistema por intermédio de uma bomba de fluxo baixo. Um resfriador é usado para retirar umidade da corrente de gás antes que ela é experimentada pelo instrumento de NDIR. Portanto a medição fornecida pelo analisador está perdendo o componente de vapor d’água da corrente de gás e precisa ser ajustada para considerar a umidade que foi removida da amostra de teste. Uma medição da umidade no fluxo de gás do sistema pode ser realizada usando uma técnica psicrométrica de bulbo seco-bulbo úmido, como ilustrado na FIG. 19 (ver o dispositivo de medição de umidade de bulbo seco-bulbo úmido 1930) ou usando um tipo diferente de sensor de umidade. A concentração de CO2 verdadeira pode ser calculada usando o sistema de controle por computador ou PLC. Uma vez que a concentração de CO2 verdadeira é conhecida, a válvula de controle de dosagem acionada pode adicionar CO2 seco no sistema quando ele foi consumido e ficou abaixo do ponto de fixação que é desejado neste momento. Em várias formas de realização, o ponto de fixação pode variar com o tempo, se necessário, com base na experiência em composições específicas de cura, forma e tamanhos das espécimes de concreto.

[0187]A FIG. 11 é um diagrama esquemático de uma câmara de cura de tamanho médio com métodos múltiplos de controle de umidade assim como capacidade para controlar e reabastecer CO2 usando fluxo constante ou regulação de pressão e que pode controlar a umidade de acordo com os princípios da invenção. D8. CONTROLE DA VELOCIDADE DE GÁS

[0188]Um outro parâmetro de controle importante é a velocidade de gás através do material que deve ser curado no sistema que pode ser muito dependente do número de diferentes aspectos incluindo mas não limitados ao projeto da câmara, projeto do deflector, tamanho da hélice, velocidade/potência da hélice, número de hélices, gradiente de temperatura dentro do sistema, projeto da prateleira dentro do sistema, e geometria da amostra dentro do sistema. O método mais simples para controlar a velocidade de gás dentro da câmara é ajustando-se a velocidade do soprador (RPM’s), tipicamente feita por utilização de uma condução de frequência variável para levar em consideração o controle da velocidade do motor do soprador. O soprador pode ser usado para circular gás em uma velocidade desejada na câmara de cura. A velocidade de gás no sistema é medida no sistema por intermédio de uma variedade de técnicas diferentes incluindo mas não limitadas a medição de tubos Pitot e sistemas de detecção por Doppler a laser. O sinal de medição para a velocidade de gás pode ser enviado de volta a um sistema de computador ou controlador lógico programável e ser utilizado como um parâmetro de controle no perfil de cura. EXEMPLOS DE APARELHO

[0189]As FIG. 12 a FIG. 20 mostram várias formas de realização de aparelhos que são construídos e que operam de acordo com a descrição dos sistemas inventivos fornecidos aqui.

[0190]A FIG. 12 é uma imagem de vários reatores de tambor construídos a partir de tambores de ácido inoxidável de 55 galões.

[0191]A FIG. 13 é uma imagem do interior de um reator de tambor incluindo prateleiras para suportar palhetas de materiais a serem processados nestas.

[0192]A FIG. 14 é uma imagem do exterior de um reator de tambor circundado por uma camisa de aquecimento, e mostrando vários conectores de termopar e uma porta de entrada de gás.

[0193]A FIG. 15 é uma imagem de um painel de controle para um reator de tambor que mostra quatro controladores que controlam (da esquerda para a direita) um aquecedor de imersão, um aquecedor de camisa, um aquecedor a gás em linha, e uma hélice, com leituras para as temperaturas dos três aquecedores.

[0194]A FIG. 16 é uma imagem de uma câmara de cura de CDS comercialmente disponível (disponível da CDS Inc,. Cinderhill Trading Estate, Weston Coyney Road, Longton, Stoke-on-Trent ST3 5JU, Great Britain) que foi aperfeiçoada para cura por CO2 de baixa pressão de acordo com os princípios da invenção. Na FIG. 16 uma entrada de CO2 1610 de uma fonte de CO2 tal como um tanque na câmara foi adicionada e é ilustrada. Este é um exemplo de um sistema de cura regulado por concentração de CO2 chamado o Solidia Portable Shipping Container Reactor.

[0195]A FIG. 17 é uma imagem de uma porção do interior da câmara da FIG. 16, mostrando outras modificações feitas ao sistema de cura de cimento Portland da técnica anterior. Uma Sonda de Volume de Umidade de Polarização de Dipolo 1710 foi adicionada. Um analisador no infravermelho não dispersivo (NDIR) de CO2 comercialmente disponível 1740 que permite a determinação da concentração de CO2 foi adicionado (Siemens Ultramat 23, disponível da Siemens AG, An Internet Plaza, Johnson City, TN 37604). Um resfriador de amostra 1730 foi adicionado na linha de fluxo que entra neste analisador. O resfriador de amostra retira umidade da corrente de gás primeiro de modo que o sensor possa ler a concentração de CO2 sem nenhuma interferência de vapor d’água. O resfriador 1730 pode ser usado para condensar água no sistema e para desumidificar a corrente de gás que é fornecida ao sistema. Uma válvula de controle de dosagem de CO2 1720 foi adicionada, que é usada para elevar a concentração de CO2 e depois sustentar os níveis de CO2 por todo o curso da reação de cura.

[0196]A FIG. 18 é uma vista adicional do analisador de NDIR de CO2 1740.

[0197]A FIG. 19 é uma vista dentro da câmara de cura que ilustra os componentes adicionais que foram adicionados. Um amostrador de gás de polarização de dipolo 1910 que é usado para medir a porcentagem de H2O em volume com precisão extremamente alta foi adicionado. Uma serpentina de condensação 1920 é adicionada no lado de sucção do duto de retorno de CO2, antes que o gás circulante atinja um soprador e um aquecedor elétrico de 50 kW. O vapor d’água recuperado como líquido do resfriador dentro do duto de retorno é extraído por uma drenagem de condensado para a desumidificação do gás CO2 de fluxo e pode ser medido por intermédio de um medidor de fluxo para permitir a medição da taxa de secagem de espécimes na câmara. Um dispositivo de medição de umidade de bulbo seco-bulbo úmido 1930 foi adicionado, que é similar a um higrômetro em operação. O diferencial de temperatura entre o termômetro de bulbo úmido e o termômetro de bulbo seco fornece uma medida da umidade relativa. Em uma forma de realização, um controlador lógico programável (PLC) é programado com instruções que fornecem uma umidade relativa calculada com base nas medições térmicas, a razão psicrométrica dos gases, e uma equação que representa um vapor na faixa da temperatura sendo utilizado. A câmara de cura é modificada fornecendo-se uma abertura 1940 através da qual o gás é experimentado em uma taxa de 1 L/min para análise no analisador de NDIR de CO2 1740 (localizado fora da porção ativa da câmara de cura). No exemplo mostrado na FIG. 19, uma entrada 1950 para o gás CO2 que chega de uma válvula de dosagem é fornecida no fundo da câmara de cura. Em outras formas de realização, a entrada pode ser localizada em uma outra face da câmara, ou entradas múltiplas podem ser usadas.

[0198]A FIG. 20 é uma captura de tela do monitor conectado a um controlador lógico programável ou outro aparelho controle, tal como um computador programável de propósito geral que opera sob o controle de um conjunto de instruções registradas em um meio legível por máquina. Na forma de realização mostrada, a câmara de cura é um vaso de pressão que é operado como um reator de pressão atmosférica, usando aproximadamente pressão excessiva de 0,25 PSIG de 50 a 99 % de CO2 puro que é tomado como vaporização de um vaso que contém CO2 líquido em alta pressão e maioria do vapor d’água restante. A tela do sistema de controle automático, que pode ser uma tela sensível ao toque, mostra uma variedade de controles e leituras de variáveis do processo tais como tempo, temperatura, umidade relativa, pressão, taxas de fluxo de gás e assim por diante. O sistema de controle automático fornece o controle do perfil de temperatura e umidade na presença de concentração de gás CO2 alta. Quando a câmara de cura é primeiro carregada e iniciada, um sistema de purga de CO2 é usado para introduzir CO2 durante o curso de 15 minutos, durante temo este em que o ar ambiente na câmara de cura é substituído por CO2. Os sistemas da invenção fornecem controle dinâmico em que a temperatura, umidade, concentração de CO2, taxa de fluxo de CO2, e pressão do sistema são independentemente controlados por todo o ciclo de cura, e cada um pode ser variado de modo a ser aumentado ou diminuído independente ou dependentemente das mudanças nas outras variáveis. O controlador pode registrar qualquer um dos dados que ele exibe. EXEMPLOS DE MÉTODO DE CURA Exemplo 1: Pisos de 6 polegadas por 9 polegadas curados em um reator de tambor em uma atmosfera de CO2 com umidade autogerada Matérias-primas

[0199]Volastonita Sintética (SC-C2), Donghai Golden Resources Industries, Donghai, China; agregado de rocha falsa de /" da Stavola (NJ), areia de construção da Bound Brook (NJ) e Glenium 7500 (BASF). A Tabela 4 fornece a proporção de mistura da matéria-prima usada para preparar os pisos. Tabela 4 Proporções de mistura (tamanho do lote de 100 kg)

Procedimento de mistura 1. Medir e carregar 25 kg de agregado de /" em um misturador planetário (Sicoma TM MP375/250). 2. Medir e carregar 55,2 kg de areia de construção no misturador. 3. Medir e carregar 17,1 kg de Volastonita Sintética (SC-C2) no misturador. 4. Misturar os componentes sólidos carregados no misturador por aproximadamente 3 minutos. Isto gera uma mistura seca. 5. Medir e carregar o componente líquido (5,632 kg de água e 0,068 kg de Glenium 7500 como neste exemplo) no misturador contendo a mistura seca, e continuar a misturar por aproximadamente 2 minutos até que a pasta fluida uniforme seja formada. Isto gera uma mistura úmida. Procedimento de prensagem 1. A mistura úmida é descarregada em um depósito alimentador e transportada para a máquina de formação de piso (Columbia Model 1600) 2. A mistura úmida é depois descarregada no depósito alimentador da máquina de formação de piso 3. A mistura úmida é depois descarregada do depósito alimentador na cavidade de molde do piso. Conforme a mistura úmida é descarregada na cavidade de molde do piso, o molde é vibrado de modo a eficazmente encher a cavidade. 4. A cabeça de compressão da prensa do piso comprime a mistura úmida por aproximadamente 1,5 segundo ou até que a mistura úmida atinja uma altura de 2 5/8” polegadas. Isto gera um corpo cerâmico verde. 5. O corpo cerâmico verde na forma de um piso é depois removido da cavidade do molde. Procedimento de cura

[0200]Corpos cerâmicos verdes na forma de pisos são curados no reator de tambor como segue. A camisa de aquecimento comercialmente disponível de 1,6 kW em contato com o exterior de um tambor de aço inoxidável de 55 galões é aquecida até 110 graus Celsius para pré-aquecer a casca por aproximadamente vinte minutos. Corpos cerâmicos verdes são carregados sobre folhas de alumínio e colocados no conjunto de prateleiras do sistema que contém uma hélice 373 CFM e um sistema deflector para conduzir o fluxo através das amostras. A tampa que contém um orifício de ¥" de diâmetro é vedada em torno do tambor por intermédio de um anel de vedação por compressão. A hélice é iniciada, e um fluxo variando de 200 a 500 L/min de CO2 é iniciado, fluindo através do sistema e saindo do orifício de ¥2" na tampa. Depois de quinze minutos, o fluxo de CO2 é interrompido e o orifício de ¥2" é conectado com um ajuste de alívio de baixa pressão, exaurindo qualquer pressão que exceda 1/2 PSIG. A camisa de aquecimento é controlada para regular uma temperatura de gás interna do sistema a 60C. Conforme a pressão se desenvolve da expansão de gases durante o aquecimento e a pressão do vapor d’água desenvolvida da evaporação de água nas amostras, o ajuste de alívio de baixa pressão intermitentemente aliviará a pressão e exaurirá algum CO2 úmido. Uma linha de CO2 alternativa é abera que contém um regulador de baixa pressão que regula o gás no reator de tambor para 0,33 PSIG. Este regulador adiciona gás ao sistema se a pressão cai abaixo de 0,33 PSIG, que ocorre uma vez que o equilíbrio térmico foi alcançado e CO2 está sendo consumido na câmara de reação. A umidade relativa no sistema é sustentada em uma quantidade relativamente alta, na área de 60 a 96 %. Depois de 20 horas, o fluxo of gás no sistema é interrompido e a tampa é aberta. Os corpos cerâmicos verdes, agora convertidos a pisos curados, são removidos do sistema e contêm em qualquer lugar de 3 a 5 % de CO2 em massa, e têm esforços de compressão na faixa de 2.000 a 13.000 PSI como testado pelo ASTM C 936. Exemplo 2: Pisos de 6 polegadas por 9 polegadas curados em um reator de tambor em uma atmosfera de CO2 com drenagem de condensado para desumidificação

[0201]Corpos cerâmicos verdes na forma de pisos são preparados da mesma maneira como no Exemplo 1. Procedimento de cura

[0202]O processo de cura descrito no exemplo 1 é realizado enquanto utilizando uma válvula solenóide em um cronômetro (abre por 5 segundos a cada 10 minutos) no fundo do reator de tambor como para remover o condensado no fundo do reator e, portanto, reduzir a umidade no sistema durante o curso do ciclo de cura. Um tempo é usado tal que o sistema fica vedado e apenas sangra intermitentemente o condensado sem sangrar muito gás para fora do sistema. Sifões de drenagem de líquido podem ser usados mas pode ser desafiador usar devido às pressões de gás baixas envolvidas. Durante isto a umidade relativa é mantida na área de 37 a 67 %. Depois de 20 horas, o fluxo de gás no sistema é interrompido e a tampa é aberta. Os pisos curados são removidos do sistema e contêm em qualquer lugar de 3 a 5 % de CO2 em massa, e têm esforços de compressão na faixa de 2.000 a 13.000 PSI como testado pelo ASTM C 936. Exemplo 3: Pisos de 6 polegadas por 9 polegadas curados em um reator de tambor em uma atmosfera de CO2 com umidade adicionada aquecendo-se a água no fundo da câmara

[0203]Corpos cerâmicos verdes na forma de pisos são preparados da mesma maneira como no Exemplo 1.

[0204]O processo de cura descrito no exemplo 1 é realizado em que o fundo do reator de tambor equipado com um aquecedor de imersão de 1 kW localizado no fundo do tambor. O tambor é cheio com aproximadamente 3 a 5 galões de água, o bastante para cobrir o aquecedor de imersão de 1 kW. A tampa que contém um orifício de ¥" de diâmetro é vedada em torno do tambor por intermédio de um anel de vedação por compressão. A hélice é iniciada, e um fluxo variando de 200 a 500 L/min de CO2 é iniciado, fluindo através do sistema e saindo do orifício de ¥2" na tampa. Depois de dez minutos, o fluxo de CO2 é interrompido e o orifício de ¥2" é conectado com um ajuste de alívio de baixa pressão, exaurindo qualquer pressão que exceda 1/2 PSIG. A camisa de aquecimento é controlada para regular uma temperatura de gás interna do sistema a 60C. Para aumentar a umidade relativa no sistema a produção de energia para o aquecedor de imersão é controlada para aquecer a água até 64C que é medida por um termopar separado imerso na água. Conforme a pressão se desenvolve a partir da expansão de gases durante o aquecimento e desenvolvimento de pressão de vapor d’água da evaporação de água nas amostras, o ajuste de alívio de baixa pressão aliviará intermitentemente a pressão e exaurirá algum CO2 úmido. Uma linha de CO2 alternativa é aberta que contém um regulador de baixa pressão que regulou o gás no reator de tambor a 0,33 PSIG. Este regulador adiciona gás ao sistema se a pressão cai abaixo de 0,33 PSIG, que ocorre uma vez que o equilíbrio térmico foi alcançado e CO2 está sendo consumido na câmara de reação. A umidade relativa no sistema é sustentada em uma quantidade muito alta, na área de 83 a 99 %. Depois de 20 horas, o fluxo de gás no sistema é interrompido e a tampa é aberta. Os pisos são removidos do sistema e contêm em qualquer lugar de 3 a 5 % de CO2 em massa, e têm esforços de compressão na faixa de 5.000 a 13.000 PSI como testado pelo ASTM C 936. Exemplo 4: Pisos de 6 polegadas por 9 polegadas curados em um reator de tambor em uma atmosfera de CO2 com uma corrente de CO2 de entrada umedecida borbulhando-se a corrente de gás através de um sistema de água quente.

[0205]Corpos cerâmicos verdes na forma de pisos são preparados da mesma maneira como no Exemplo 1. Procedimento de cura

[0206]Amostras são curadas em um reator de tambor de fluxo passante como segue: A camisa de aquecimento comercialmente disponível de 1,6 kW em contato com o exterior de um tambor de aço inoxidável de 55 galões é aquecida até 110 Celsius para pré-aquecer a casca por aproximadamente vinte minutos. As amostras são carregadas sobre folhas de alumínio e colocadas no sistema de conjunto de prateleiras que contém uma hélice 373 CFM e um sistema deflector para conduzir o fluxo através das amostras. A tampa que contém um orifício de 1/z" de diâmetro é vedada em torno do tambor por intermédio de um anel de vedação por compressão. Para este experimento, uma corrente de CO2 diluída é criada. Uma corrente de gás CO2 de grau alimentício industrial de 99,9 % e ar comprimido são regulados usando um rotatâmero de gás de mistura que permite que o fluxo de cada gás seja controlado e concentrações de CO2 diluídas descendo até a faixa de 25 a 40 % com uma taxa de fluxo total variando entre 20 e 50 L/min. Um vaso de pressão a vapor aquecido de 1,1 kw comercialmente disponível (fogão a pressão) é cheio com água e conectado à entrada CO2. A corrente de gás é borbulhada através da água quente regulada a 75C e no reator de tambor, fornecendo uma corrente de gás altamente umedecida. A temperatura da água pode ser controlada para ajustar a umidade. As linhas que conduzem do vapor quente ao reator de tambor são isoladas como para impedir a condensação e também podem ser rastreadas por calor para uma umidade ainda mais alta. A hélice é iniciada e um fluxo é iniciada através do sistema, saindo do orifício de ¥" na tampa. Uma exaustão constante desta mistura de gás úmido sai dos sistemas por intermédio do orifício de ¥2" na cobertura frontal durante o curso do ciclo de cura. A camisa de aquecimento é controlada para regular uma temperatura de gás interna do sistema a 60C e mantém as paredes dos sistemas quentes como para impedir a condensação da corrente de gás umedecida de entrada. A umidade relativa do sistema é sustentada em uma quantidade relativamente alta, na área de 92 a 98 %. Depois de 20 horas, o fluxo do gás no sistema é interrompido e a tampa é aberta. Exemplo 5: Bloqueio superficial com 18 % de silicato de cálcio moído curado em uma Autoclave na pressão atmosférica em uma atmosfera de CO2 utilizando um resfriador para reduzir a umidade Matérias-primas

[0207]Volastonita Sintética (SC-C2), Donghai Golden Resources Industries, Donghai, China; agregado de rocha falsa de /" da Stavola (NJ), areia de construção da Bound Brook (NJ), cinza de Fundo da Austral Masonry (Australia), poeira do triturador da Austral Masonry (Australia), Sika Viscocrete (Sika) e Glenium 7500 (BASF). A Tabela 5 mostra a proporção de mistura da matéria-prima usada para preparar os pisos. Tabela 5 Proporções de mistura (tamanho do lote de 100 kg)

Procedimento de mistura 1. Medir e carregar 23,33 kg de areia de construção em um misturador planetário (SicomaTM MP375/250). 2. Medir e carregar 14,91 kg de agregado de /" no misturador. 3. Medir e carregar 18,06 kg de cinza de fundo no misturador 4. Medir e carregar 19,63 kg de poeira do triturador no misturador 5. Medir e carregar 16,67 kg de misturador de Volastonita Sintética (SC-C2). 6. Misturar os componentes sólidos carregados no misturador por aproximadamente 3 minutos. Isto gera uma mistura seca. 7. Medir e carregar o componente líquido (7,26 kg de água, 0,02 kg de Glenium 7500 e 0,068 kg de Glenium 7500 como neste exemplo) no misturador contendo a mistura seca, e continue misturar por aproximadamente 2 minutos até que pasta fluida uniforme seja formada. Isto gera uma mistura úmida. Procedimento de prensagem 1. A mistura úmida é descarregada em um depósito alimentador e transportada para a máquina de formação de piso (Columbia Model 1600) 2. A mistura úmida é depois descarregada do depósito alimentador da máquina de formação de piso 3. A mistura úmida é depois descarregada do depósito alimentador na cavidade de molde do piso. Conforme a mistura úmida é descarregada na cavidade de molde d piso, o molde é vibrado de modo a eficazmente encher a cavidade. 4. A cabeça de compressão da prensa do piso comprime a mistura úmida por aproximadamente 1,5 segundos ou até que a mistura úmida atinja uma altura de 2 5/8” polegadas. Isto gera um corpo cerâmico verde. 5. O corpo cerâmico verde na forma de um bloco é depois removido da cavidade do molde. Procedimento de cura

[0208]Corpos cerâmicos verdes na forma de blocos são formados 3 de uma vez por painel. Cada painel é colocado em um carrinho de alumínio e transferidos dentro de uma autoclave horizontal de diâmetro de 7 ft, comprimento de 12 ft, que foi pré-aquecida até 60 °C por intermédio de uma serpentina do trocador de calor de vapor indireto com 140PSI de pressão de vapor. A autoclave depois foi purgada com gás CO2 aquecido a 75 oC mantendo-se a ventilação de gás de topo aberta enquanto conduzindo um soprador de 7,5 cavalo-vapor em 3600 RPM’s enquanto fluindo 60PSI de pressão de gás CO2 de um tanque de contenção de CO2 líquido na câmara. A purga é conduzida por 12 minutos para atingir uma concentração de CO2 de 97 % em volume. A válvula de sangria no topo da autoclave depois foi fechada, e a pressão de CO2 dentro da autoclave foi regulada para 0 psig e a temperatura do gás mantida a 60C. Nesta forma de realização a umidade relativa não é precisamente controlada mas é ajustada manualmente. Durante as primeiras 5 horas do perfil, um trocador de calor de área de superfície alta resfriado a 4C com uma mistura de Etileno glicol/Água por intermédio de um resfriador de 10 kW é exposto à corrente de gás que permite que a atmosfera da câmara seja desumedecida durante esta duração. A água condensada formada no resfriador é gotejada e saiu do reator por intermédio de um sifão de drenagem de líquido Armstrong comercialmente disponível. Depois de 5 horas o resfriador é desligado e a umidade no sistema começa a elevar e sustentar dentro de uma faixa de 60 e 55 %. No final do ciclo de cura de 20 horas ar ambiente fresco é levado no sistema de cura por intermédio de uma bomba e desloca o CO2 da câmara de cura para abertura segura da porta da câmara. Na conclusão do ciclo de cura alguma quantidade de água condensada acumulou no fundo do sistema, considerando a maioria da água perdida dos blocos.

[0209]A Figura 21 é o perfil de temperatura e umidade correspondente para o exemplo 5. Exemplo 6: Bloco de peso normal curado na autoclave em pressão atmosférica em uma atmosfera de CO2 utilizando umidade autogerada Matérias-primas:

[0210]Volastonita Sintética (SC-C2), Donghai Golden Resources Industries, Donghai, China; agregado de rocha falsa de /" da Stavola (NJ), areia de construção da Bound Brook (NJ) e Glenium 7500 (BASF). A Tabela 6 mostra a proporção de mistura da matéria- prima usada para este exemplo. Tabela 6 Proporções de mistura (tamanho do lote de 100 kg)

Procedimento de mistura

[0211]O procedimento de mistura é similar ao procedimento adaptado para pisos comprimidos como descrito no exemplo 1. Procedimento de prensagem

[0212]Procedimento similar foi usado para comprimir os blocos como mencionado no exemplo 1 para pisos comprimidos com uma exceção na geometria do molde para formar o corpo cerâmico verde. A dimensão dos blocos comprimidos foram 7 5/8” x 7 5/8” x 15 5/8” (49 % de volume sendo sólidos). Procedimento de cura

[0213]Corpos cerâmicos verdes na forma de blocos são formados 3 de uma vez por painel. Cada painel é colocado em um carrinho de alumínio e transferido dentro de uma autoclave, horizontal de 7 ft de diâmetro, 12 ft de comprimento, que foi pré-aquecida a 60 °C por intermédio de uma serpentina do trocador de calor de vapor indireto com 140PSI de pressão de vapor. A autoclave depois foi purgada com gás CO2 aquecido até 75 °C mantendo-se a ventilação de gás de topo aberta enquanto conduzindo um soprador de 7,5 cavalo-vapor em 3600 RPM’s enquanto fluindo 60PSI de pressão de gás CO2 de um tanque de contenção de CO2 líquido na câmara. A purga é conduzida por 12 minutos para atingir uma concentração de CO2 de 97 % em volume. A válvula de sangria no topo da autoclave depois foi fechada, e a pressão de CO2 dentro da autoclave foi regulada para 0 psig e a temperatura do gás mantida a 60C. Durante o curso do ciclo de cura de 8 horas, a umidade relativa naturalmente aumenta até aproximadamente 70 % devido a evaporação da água das amostras e tende a diminuir gradualmente lentamente até aproximadamente 65 % devido à condensação no sistema. No final do ciclo de cura de 8 horas ar ambiente fresco é levado no sistema de cura por intermédio de uma bomba e desloca o CO2 da câmara de cura para a abertura segura da porta da câmara. Na conclusão do ciclo de cura alguma quantidade de água condensada acumulou no fundo do sistema, considerando a maioria da água perdida dos blocos.

[0214]A Figura 22 é o perfil de temperatura e umidade correspondentes para o exemplo 6. Teste

[0215]O corpo cerâmico curado na forma de bloco comprimido foi testado quanto à resistência compressiva ilimitada como por ASTM C90. A resistência compressiva dos blocos preparados foi 17,2 MPa (2500 psi). DEFINIÇÕES

[0216]Como usado aqui, os termos “reagente químico” e “reagente” são todos intencionados a ser sinônimos, e são usados para referir-se a uma espécie química que reage com uma outra espécie química.

[0217]Registrar os resultados de uma operação ou aquisição de dados, tal como por exemplo, registrar os resultados em um tempo particular ou sob condições de operação particulares, é entendido como significando e é definido aqui como anotando dados de saída em uma maneira não volátil a um elemento de armazenamento, a um meio de armazenamento legível por máquina, ou a um dispositivo de armazenamento. Meios de armazenamento legíveis por máquina não voláteis que podem ser usados na invenção incluem meios de armazenamento eletrônico, magnético e/ou óptico, tais como discos flexíveis magnéticos e discos rígidos; uma unidade de DVD, uma unidade de CD que em algumas formas de realização pode utilizar discos de DVD, qualquer um de discos de CD- ROM (isto é, discos de armazenamento óptico exclusivos de leitura), discos de CD-R (isto é, discos de armazenamento óptico de escrita única, leituras múltiplas), e discos de CD- RW (isto é, discos de armazenamento óptico regraváveis); e meios de armazenamento eletrônico, tais como RAM, ROM, EPROM, cartões Compact Flash, cartões PCMCIA, ou alternativamente memória SD ou SDIO; e os componentes eletrônicos (por exemplo, unidade de disquete, unidade de DVD, unidade de CD/CD-R/CD-RW, ou adaptador Compact Flash/PCMCIA/SD) que acomodam e leem a partir de e/ou escrevem ao meio de armazenamento. A menos que de outro modo explicitamente relatado, qualquer referência aqui a “registro” ou “gravação” é entendida como referindo-se a um registro não volátil ou uma gravação não volátil.

[0218]Como é conhecido àqueles de habilidade nas técnicas de meios de armazenamento legíveis por máquina, novos meios e formatos para armazenamento de dados estão continuamente sendo planejados, e qualquer meio de armazenamento conveniente, comercialmente disponível e dispositivo de leitura/gravação correspondente que pode tornar-se disponível no futuro é provável que seja apropriado para o uso, especialmente se ele fornece qualquer um de uma maior capacidade de armazenamento, uma velocidade de acesso mais alta, um tamanho menor, e um custo mais baixo por bit de informação armazenada. Meios legíveis por máquina mais velhos bem conhecidos também estão disponíveis para o uso sob certas condições, tais como fita e cartões de papel perfurado, registro magnético em fita ou fio, leitura óptica ou magnética de caracteres impressos (por exemplo, OCR e símbolos magneticamente codificados) e símbolos legíveis por máquina tais como códigos de barras uni- e bidimensionais. O registro de dados de imagem para uso posterior (por exemplo, escrever uma imagem à memória ou à memória digital) pode ser realizado para permitir o uso da informação registrada como saída, como dados para exibição a um usuário, ou como dados para serem feitos disponíveis para uso posterior. Tais elementos ou chips de memória digital podem ser dispositivos de memória autônomos, ou podem ser incorporados dentro de um dispositivo de interesse. “Escrita de dados de saída” ou “escrita de uma imagem à memória” é definido aqui como incluindo dados transformados escritos para registradores dentro de um microcomputador.

[0219]“Microcomputador” é definido aqui como sinônimo com microprocessador, microcontrolador, e processador de sinal digital (“DSP”). É entendido que a memória usada pelo microcomputador, incluindo por exemplo instruções para processamento de dados codificadas como “firmware” podem consistir na memória fisicamente dentro de um chip de microcomputador ou na memória externa ao microcomputador ou em uma combinação de memória interna e externa. Similarmente, sinais análogos podem ser digitalizados por um análogo autônomo ao conversor digital (“ADC”) ou um ou mais ADCs ou canais de ADC diversificados podem residir dentro de um pacote de microcomputador. Também é entendido que chis de arranjo programável por campo (“FPGA”) ou circuitos integrados específicos de aplicação (“ASIC”) podem realizar funções do microcomputador, em emulação de software, lógica de disco rígido de um microcomputador, ou por uma combinação dos dois. Aparelho tendo qualquer um dos aspectos inventivos descritos aqui pode operar inteiramente em um microcomputador ou pode incluir mais do que um microcomputador.

[0220]Computadores programáveis de propósito geral úteis para controlar a instrumentação, sinais de registro e sinais de análise ou dados de acordo com a presente descrição podem ser qualquer um de um computador pessoal (PC), um computador com base em microprocessador, um computador portátil, ou outro tipo de dispositivo de processamento. O computador programável de propósito geral tipicamente compreende uma unidade de processamento central, uma unidade de armazenamento ou memória que pode registrar e ler informação e programas usando meios de armazenamento legíveis por máquina, um terminal de comunicação tal como um dispositivo de comunicação com fio ou um dispositivo de comunicação sem fio, um dispositivo de saída tal como uma tela terminal, e um dispositivo de entrada tal como um teclado. A tela terminal pode ser uma tela sensível ao toque, caso este em que ela pode funcionar tanto como uma dispositivo de tela e um dispositivo de entrada. Dispositivos de entrada diferentes e/ou adicionais podem estar presentes tal como um dispositivo de apontamento, tal como um mouse ou um controle, e dispositivos de saída diferentes ou adicionais podem estar presentes tal como um enunciador, por exemplo um alto-falante, uma tela secundária, ou uma impressora. O computador pode conduzir qualquer um de uma variedade de sistemas operacionais, tais como por exemplo, qualquer uma de várias versões de Windows, ou de MacOS, ou de UNIX, ou de Linux. Resultados computacionais obtidos na operação do computador de propósito geral podem ser armazenados para uso posterior, e/ou podem ser exibidos a um usuário. No mínimo, cada computador de propósito geral com base em microprocessador tem registros que armazenam os resultados de cada etapa computacional dentro do microprocessador, resultados estes que são depois comumente armazenados em memória de cachê para uso posterior, de modo que o resultado possa ser exibido, registrado a uma memória não volátil, ou usado em processamento ou análise de dados adicionais.

[0221]Neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares “um,” “uma,” e “o”, “a” incluem referência no plural, a menos que o contexto claramente dite de outro modo.

[0222]A menos que definido de outro modo, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como comumente entendido por uma pessoa de habilidade comum na técnica. Embora quaisquer métodos e materiais similares ou equivalentes àqueles descritos aqui também possam ser usados na prática ou teste da presente divulgação, os métodos e materiais preferidos são agora descritos. Métodos relatados aqui podem ser realizados em qualquer ordem que é logicamente possível, além de uma ordem particular divulgada. INCORPORAÇÃO POR REFERÊNCIA

[0223]Referências e citações a outros documentos, tais como patentes, pedidos de patente, publicações de patente, jornais, livros, documentos, conteúdos da web, foram feitas nesta divulgação. Todos os tais documentos são por meio desta incorporados aqui por referência em sua totalidade para todos os propósitos. Qualquer material, ou porção deste, que dito como sendo incorporado por referência aqui, mas que conflita com definições, declarações existentes, ou outro material de divulgação explicitamente apresentado aqui é apenas incorporado à medida que nenhum conflito surja entre este material incorporado e o material da presente divulgação. No evento de um conflito, o conflito deve ser resolvido em favor da presente divulgação como a divulgação preferida. EQUIVALENTES

[0224]Os exemplos representativos divulgados aqui são intencionados para ajudar a ilustrar a invenção, e não são intencionados a, nem devem ser interpretados para, limitar o escopo da invenção. De fato, várias modificações da invenção e muitas formas de realização adicionais desta, além daquelas mostradas e descritas aqui, tornar-se-ão evidentes àqueles habilitados na técnica a partir dos conteúdos totais deste documento, incluindo os exemplos e as referências à literatura científica e de patente citada aqui. Os exemplos contêm informação adicional importante, exemplificação e orientação que podem ser adaptados à prática desta invenção em suas várias formas de realização e equivalentes destas.

Claims

1. Sistema de cura para curar um material que requer CO2 como um reagente de cura, caracterizado por compreender: uma câmara de cura configurada para conter um material que consome CO2 como um reagente e que não cura na ausência de CO2 durante a cura, a dita câmara de cura tendo pelo menos uma porta configurada para permitir que o dito material seja introduzido dentro da dita câmara de cura e seja removido da dita câmara de cura, e tendo pelo menos um fechamento para a dita porta, o dito fechamento configurado para fornecer um selo atmosférico quando fechado de modo a impedir a contaminação de um gás presente na dita câmara de cura pelo gás fora da dita câmara de cura; uma fonte de dióxido de carbono configurada para fornecer dióxido de carbono gasoso na dita câmara de cura por via de uma porta de entrada de gás na dita câmara de cura, a dita fonte de dióxido de carbono tendo pelo menos um dispositivo de regulação de fluxo configurado para controlar uma taxa de fluxo do dito dióxido de carbono gasoso dentro da dita câmara de cura; um subsistema de fluxo de gás configurado para circular o dito gás através da dita câmara de cura durante um período de tempo quando o dito material que consome CO2 como um reagente está sendo curado, em que o dito subsistema de fluxo de gás inclui um aparelho de medição, configurado para medir uma velocidade de gás do dito gás presente na dita câmara de cura, e um soprador de velocidade variável configurado para circular dito gás em uma velocidade desejada na dita câmara de cura; um subsistema de controle de temperatura configurado para controlar uma temperatura do dito gás dentro da dita câmara; um subsistema de controle de umidade configurado para controlar uma umidade no dito gás dentro da dita câmara; e pelo menos um controlador em comunicação com pelo menos uma da dita fonte de dióxido de carbono, do dito subsistema de fluxo de gás, do dito subsistema de controle de temperatura, e do dito subsistema de controle de umidade; dito pelo menos um controlador configurado para controlar independentemente, durante um período de tempo quando o dito material que consome CO2 como um reagente está sendo curado, pelo menos uma unidade respectiva da dita taxa de fluxo do dito dióxido de carbono gasoso, da dita circulação do dito gás através da dita câmara de cura, da dita temperatura do dito gás, e da dita umidade no dito gás.

2. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita câmara de cura ser configurada para conter uma pressão de gás nesta que está acima da pressão atmosférica.

3. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um dispositivo de regulação de fluxo compreender pelo menos um de um regulador de pressão e um controlador de fluxo configurado para fornecer gás dióxido de carbono em uma taxa igual a uma selecionada de uma taxa de consumo do dito dióxido de carbono pelo dito material que consome CO2 como um reagente durante a cura, uma taxa suficiente para purgar atmosfera ambiente da dita câmara de cura em um período de tempo entre 2 e 120 minutos para obter uma concentração de CO2 alvo em uma faixa de 50 a 90 % em volume, e uma taxa igual a uma taxa de ventilação do dito gás da dita câmara de cura.

4. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito subsistema de fluxo de gás incluir um aparelho de medição configurado para medir uma quantidade de dióxido de carbono no dito gás presente na dita câmara de cura.

5. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito aparelho de medição configurado para medir uma velocidade de gás ser um selecionado dentre um tubo pitot, uma placa de orifício, um anemômetro, e um sistema de detecção Doppler a laser.

6. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito subsistema de controle de temperatura incluir pelo menos um de um sensor de temperatura configurado para medir a dita temperatura do dito gás na dita câmara de cura, um trocador de calor para regular a dita temperatura do dito gás na dita câmara de cura, um trocador de calor para controlar uma temperatura do dito dióxido de carbono gasoso fornecido na dita câmara de cura por via da dita porta de entrada de gás na dita câmara de cura, e um aquecedor situado em uma superfície externa ou construído em paredes da dita câmara de cura.

7. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito subsistema de controle de umidade incluir pelo menos um de um aparelho de medição configurado para determinar uma umidade relativa do dito gás dentro da dita câmara, um condensador configurado para reduzir a dita umidade no dito gás dentro da dita câmara, uma válvula de exaustão configurada para reduzir a dita umidade no dito gás dentro da dita câmara, e um fornecimento de água configurado para aumentar a dita umidade no dito gás dentro da dita câmara.

8. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um controlador ser um controlador lógico programável.

9. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um controlador ser um computador programável de propósito geral que opera sob o controle de um conjunto de instruções registrado em um meio legível por máquina.

10. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um controlador incluir uma tela configurada para exibir a um usuário qualquer um de uma duração de um ciclo de cura, da dita taxa de fluxo do dito dióxido de carbono gasoso, uma concentração de dióxido de carbono na dita câmara de cura, uma taxa de circulação do dito gás através da dita câmara de cura, da dita temperatura do dito gás, e da dita umidade no dito gás.

11. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um controlador ser configurado para registrar qualquer um de uma duração de um ciclo de cura, da dita taxa de fluxo do dito dióxido de carbono gasoso, uma concentração de dióxido de carbono na dita câmara de cura, uma taxa de circulação do dito gás através da dita câmara de cura, da dita temperatura do dito gás, e da dita umidade no dito gás.

12. Sistema de cura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito pelo menos um controlador incluir uma tela sensível ao toque.