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Pesquisadores desenvolvem “concreto verde” utilizando materiais alternativos, como cenouras processadas
O concreto é um dos materiais de construção mais populares do mundo, sendo utilizado em inúmeras estruturas – de pontes e torres e represas. O problema é que sua pegada ecológica é alta, sobretudo graças às emissões de dióxido de carbono da produção de cimento, um de seus principais constituintes. Por isso, segundo a revista Horizon, pesquisadores da Espanha e do Reino Unido se uniram para tornar o material mais resistente e sustentável, utilizando plástico reciclado, cinzas volantes e raízes comestíveis, como cenouras.
Depois da água, o concreto é a substância mais usada no mundo. A produção de cimento, um componente-chave do concreto, é responsável por cerca de 8% das emissões globais de dióxido de carbono (CO2). Isso porque o processo envolve a queima de muitos minerais, conchas, xisto e outros componentes em fornos aquecidos a cerca de 1.400 °C, nos quais os combustíveis fósseis são normalmente usados como fonte de energia. É daí que vêm as emissões de CO2.
Além disso, a produção de clínquer – pequenos fragmentos sólidos que formam um produto intermediário do cimento – é resultado de uma reação química de alta temperatura, que também consome muita energia. Quando o cimento é misturado à água, ele forma uma pasta que une compostos como areia e pedra triturada, permitindo que o concreto endureça e conferindo a ele resistência e estrutura.
No entanto, nem todas as partículas de cimento se hidratam durante o processo, o que resulta em desperdício. Por isso, uma estratégia para reduzir seu impacto ambiental é ampliar esse mecanismo de hidratação, com o objetivo de torná-lo mais resistente. Assim, menos material será necessário. Ao substituir uma parte do cimento por resíduos industriais, como cinzas volantes, e raízes comestíveis, os pesquisadores esperam tornar o concreto mais sustentável.
Cenoura e beterraba
A equipe investigou se resíduos de cenouras processadas ou sobras da extração do açúcar de beterraba poderiam ser adicionados ao cimento para fortalecê-lo. Usando simulações de computador, os pesquisadores conseguiram ver como folhas superfinas feitas desses vegetais e jogadas na pasta de cimento interagiam com o cimento, observando seu efeito tanto na hidratação do cimento quanto nas propriedades mecânicas resultantes. Em seguida, eles realizaram experimentos no laboratório para validar os resultados das simulações.
Os resultados comprovaram que a incorporação de folhas feitas de resíduos vegetais foi capaz de melhorar a hidratação do cimento. As placas agiam como reservatórios que permitiam que a água atingisse mais partículas de cimento e, assim, melhorasse sua capacidade de ligação. Ao mesmo tempo, uma vez concluída a hidratação, algumas dessas nanofolhas de cenoura permaneceram no cimento e tornaram a sua estrutura muito resistente.
Além disso, adicionar raízes ao cimento também trouxe benefícios adicionais. Quando nanofolhas de cenoura foram adicionadas ao cimento, a equipe descobriu que era possível fazer concreto que produz eletricidade. Caso o material seja usado na construção de uma ponte, por exemplo, a vibração e os movimentos resultantes da passagem dos carros ou dos pedestres pode gerar eletricidade. Com essa energia, é possível alimentar luzes de LED, postes de luz e até sensores de monitoramento da poluição do ar.
A equipe agora está conduzindo testes de campo para verificar a possibilidade de construir estruturas com seu cimento de cenoura que tenham as mesmas propriedades observadas em laboratório. Eles também pretendem aproveitar os processos existentes na produção do concreto modificado para ajudar a reduzir custos.
Outras alternativas
Outros tipos de resíduos estão sendo testados para fazer um concreto mais sustentável. Subprodutos industriais, como cinzas volantes – um material fino, em pó, resultante da queima de carvão – e escória de alto forno – sobras granuladas da produção de aço –, também poderiam substituir parcialmente o cimento.
A equipe está se concentrando na produção de concreto reforçado com fibra para uso em ambientes urbanos, como construção de pavimentos e edifícios, por exemplo. Eles farão experiências com diferentes misturas de concreto para encontrar composições que unam sustentabilidade, sem comprometer as propriedades mecânicas do produto.
Incorporar plástico ao concreto também é interessante. Fibras plásticas recicladas poderiam eventualmente ser usadas para tornar o cimento mais forte, permitindo, talvez, uma redução de componentes insustentáveis – como o aço usado para reforçar o cimento. Desde o início do projeto, no início de 2020, a equipe vem incorporando diferentes quantidades e tipos de fibras plásticas de polipropileno ao concreto e testando o desempenho dos materiais em longo prazo. O concreto se deforma continuamente ao longo do tempo sob uma carga constante, então é preciso testar como ele se comporta quando sua composição é alterada.
A equipe pretende, em breve, começar a estudar como certas argilas podem ser usadas para substituir parcialmente o cimento no concreto. O cimento tem uma pegada ambiental adicional que provém de recursos naturais, como argilas e minerais, necessários para sua produção. Mas usar a argila calcária de cálcio, por exemplo, pode ser uma opção mais sustentável, uma vez que ela é muito mais abundante do que outros materiais naturais e industriais utilizados para fazer cimento tradicional.
Os pesquisadores acreditam que seu “concreto verde” poderá ser utilizado, inicialmente, em projetos de pavimentação, forro de túneis e painéis para fachadas de edifícios, que requerem menos reforço do que estruturas como edifícios. Algumas construtoras já se interessam pelo produto, fornecendo materiais gratuitos para os experimentos.
Fonte: Horizon Magazine
