Development of a prototype for recycling cement packaging

From solid waste to alkali-activated binder

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17271/23188472149220266303

Keywords:

Binder, Circular economy, Cement bags

Abstract

Objective – To develop and present a prototype for the processing of contaminated cement bags through alkaline treatment with NaOH solution, aiming at their reuse as a construction material.

Methodology – An experimental approach was adopted, involving the assembly and monitoring of the prototype and the alkaline treatment of the waste, the recovery of a solid fraction, and the reuse of the residual NaOH solution in the production of an alkali-activated binder combined with silica fume and metakaolin.

Originality/Relevance – Contaminated cement bags represent an abundant solid waste in cities, with limited reuse alternatives. This study addresses this gap by proposing an integrated strategy for the valorisation of both solid and liquid fractions.

Results – The prototype processed approximately 30 cement bags using 4 L of NaOH solution. The recovered solid material exhibited fine particle size and potential for application in construction materials. The residual NaOH solution was reused in the production of an alkali-activated binder, forming a system similar to N-A-S-H gel, with a molar ratio (SiO₂/NaOH) of 6.41. The material showed an initial setting time of 51 minutes, a final setting time of 10 hours, and compressive strength of up to 1.46 MPa at 60 days.

Theoretical/Methodological Contributions – The study demonstrates the technical feasibility of integrated reuse of solid and liquid waste streams through alkaline processing.

Social and Environmental Contributions – The results indicate potential for reducing the disposal of cement bags and the consumption of Portland cement, as well as contributing to circular economy strategies in the construction sector by promoting more sustainable waste management practices.

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Author Biographies

  • Ricardo Soares, Federal University of Bahia

    Egresso no Doutorado Sanduíche no IST da Universidade Técnica de Lisboa-Portugal, através do programa CAPES/Print 2022; Doutorando em Engenharia Industrial pela Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia, onde tem o título de Mestre em Engenharia Industrial (2018). Possui graduação em Engenharia Civil (CESMAC, 2009). É docente do Instituto Federal de Alagoas na Coordenação de Edificações e possui experiência na área da construção civil. Interesse em: Pesquisa, Gestão da Qualidade, Sustentabilidade, Empreendedorismo, Segurança do Trabalho, Protótipos e Inovações para Espaço 4.0 e áreas afins.

  • Rosana Fialho, Federal University of Bahia

    Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal da Bahia (1992), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1994) e doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1998). Atualmente é professor Associado da Universidade Federal da Bahia. Tem experiência na área de Engenharia Química, com ênfase em Polímeros e Termodinâmica. Atuando principalmente nos seguintes temas: Desenvolvimento de Processos Heterogêneos de Polimerização, Desenvolvimento de Compósitos Poliméricos, Reciclagem Local de Plásticos e Sistemas de Liberação Lenta.

  • Jardel Gonçalves, Federal University of Bahia

    Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Feira de Santana (1998), mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2000), doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro/COPPE (2005) e pós-doutorado na Missouri University of Science and Technology - USA (2022 - CAPES PRINT). Atualmente é Professor titular da Escola Politécnica - Departamento de Construção e Estruturas - Universidade Federal da Bahia, Coordenador do Centro Interdisciplinar em Energia e Ambiente (CIENAM), Coordenador do Laboratório de Cimentação, Professor Permanente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e do Programa de Pós-Graduação em Energia e Ambiente e membro ABNT - CE 018:100.005 - Comissão de Estudo de Cimento para Cimentação de Poços. Foi Chefe do Departamento de Construção e Estruturas da Escola Politécnica e Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Energia e Ambiente. Tem experiência na área de Engenharia Civil atuando principalmente nos seguintes temas: novos materiais, tecnologia da construção, sistemas construtivos, meio ambiente/risco ambiental, aproveitamento de resíduos sólidos, cimentos especiais, cimentos ecoeficientes, infraestrutura para engenharia de petróleo, pastas de cimentação e armazenamento geológico de hidrogênio/gases.

  • Sheyla Karolina, Federal Institute of Education, Science and Technology Alagoas

    Doutora em Ciência e Engenharia de Materiais (CAPES 7) pela UFRN, com pós-doutorado na mesma instituição, desenvolve pesquisas interdisciplinares voltadas para materiais compósitos de interesse ambiental, gestão de resíduos sólidos, economia circular e sustentabilidade. Graduada em Tecnologia da Produção da Construção Civil pelo IFRN.Em 2015, foi bolsista do CNPq no Programa VET - Teacher for the Future, realizado na Tampere University of Applied Sciences, na Finlândia, onde aprofundou conhecimentos em inovação educacional e tecnologia aplicada ao ensino.Desde 2022, integra a Cooperação Técnica Brasil-Moçambique, contribuindo para a formação de formadores na área da Construção Civil e promovendo o intercâmbio de conhecimentos e práticas pedagógicas internacionais.Atualmente, é professora do Instituto Federal de Alagoas (IFAL), atuando no curso de Bacharelado em Engenharia Civil e no Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais. Sua trajetória acadêmica e profissional alia ensino, pesquisa e extensão, gerando soluções inovadoras e impacto social.

  • Ronny Souza, Federal Institute of Education, Science and Technology Alagoas

    Licenciado em Química pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (2007), Mestre em Química (2010) e Doutor em Química (2014) pelo Departamento de Química Fundamental da Universidade Federal de Pernambuco. Teve experiência em Síntese Orgânica com aplicação de novas metodologias eletrossintéticas, visando a formação de ligações C-C, em eletrodo de pó de grafita, utilizando célula de cavidade durante sua formação. Atualmente, tem interesse no desenvolvimento de novos materiais, compósitos cimentícios, gestão de resíduos, economia circular e bioinvasão no Rio São Francisco. É professor do Ensino Básico, Técnico, Tecnológico e do Mestrado em Tecnologias Ambientais do Instituto Federal de Alagoas atuando na linha de tecnologias e inovações ambientais em trabalhos multidisciplinares.

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Published

2026-06-13

Issue

Vol. 14 No. 92 (2026): Edition in Portuguese and English

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How to Cite

SOARES, Ricardo; FIALHO, Rosana; GONÇALVES, Jardel; KAROLINA, Sheyla; SOUZA, Ronny. Development of a prototype for recycling cement packaging: From solid waste to alkali-activated binder. National Journal of City Management, [S. l.], v. 14, n. 92, p. e2549, 2026. DOI: 10.17271/23188472149220266303. Disponível em: https://publicacoes.amigosdanatureza.org.br/index.php/gerenciamento_de_cidades/article/view/6303. Acesso em: 19 jun. 2026.