p O concreto se tornou nosso material de construção preferido para inúmeras estruturas, como pontes, torres e represas. Mas também tem uma grande pegada ambiental principalmente devido às emissões de dióxido de carbono da produção de cimento - um de seus principais constituintes. Os pesquisadores agora estão experimentando com vegetais de raiz e plástico reciclado em concreto para ver se isso pode torná-lo mais forte - e mais sustentável - e até mesmo iluminar as ruas ou sensores de poluição do ar. p Depois da água, o concreto é a substância mais utilizada no mundo. Produzindo cimento, um componente chave do concreto, é responsável por cerca de 8% do dióxido de carbono global (CO ₂ ) emissões. Envolve a queima de muitos minerais, cartuchos, xisto e outros componentes em fornos aquecidos a cerca de 1, 400 ° C, onde os combustíveis fósseis são normalmente usados ​​como fonte de energia, produzindo assim CO ₂ emissões.

p Além disso, produzindo clínquer - pequeno, pedaços sólidos que são um produto intermediário do cimento - é o resultado de uma reação química de alta temperatura que também consome muita energia.

p "A indústria de cimento está trabalhando na descarbonização e redução da pegada de combustíveis fósseis, "disse o Dr. Nikola Tošić, um pesquisador da Universidade Politécnica da Catalunha em Barcelona, Espanha. "Mas a parte química das emissões de dióxido de carbono é inevitável, a menos que apareçamos tipos de cimento (completamente) diferentes."

p Quando o cimento é misturado com água, forma uma pasta que une agregados, como areia e pedra triturada, permitindo o endurecimento do concreto e dando-lhe resistência e estrutura.

p Tornar o cimento mais forte para que menos seja necessário é uma estratégia para reduzir seu impacto ambiental. O professor Mohamed Saafi, da Lancaster University, no Reino Unido, e seus colegas pretendem atingir esse objetivo como parte do projeto B-SMART.

p O cimento precisa ser combinado com água para que adira à areia e à rocha triturada e as una. Contudo, nem todas as partículas de cimento se hidratam durante o processo. "A maioria deles permanece essencialmente sentada, sem fazer nada, o que é um desperdício, "disse o Prof Saafi." Se pudermos ampliar esse mecanismo de hidratação, sua resistência aumentará significativamente e, portanto, podemos usar menos cimento. "

p Vegetais de raiz

p O Prof. Saafi e sua equipe recorreram a raízes de vegetais para obter ajuda. Eles investigaram se os resíduos de cenouras processados ​​para fazer comida para bebês, ou sobras da extração de açúcar de beterraba podem ser adicionadas ao cimento para fortalecê-lo. Usando simulações de computador, eles foram capazes de ver como folhas superfinas feitas a partir desses vegetais e jogadas na pasta de cimento interagiriam com o cimento, olhando seu efeito na hidratação do cimento e suas propriedades mecânicas resultantes. Em seguida, eles conduziram experimentos no laboratório para tentar validar os resultados de suas simulações.

p Os pesquisadores descobriram 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 que a hidratação termina, algumas dessas nanofolhas de cenoura permanecem no cimento e tornam sua estrutura muito forte, "disse o Prof Saafi." Não vimos isso antes e é realmente uma descoberta incrível. "

p Verificou-se que adicionar raízes ao cimento também traz benefícios adicionais. Aplicando pressão em uma cenoura, por exemplo, produz energia elétrica que pode alimentar uma pequena luz LED ou dispositivos eletrônicos. Quando nanofolhas de cenoura foram adicionadas ao cimento, O prof. Saafi e seus colegas descobriram que poderiam fazer concreto que produza eletricidade. Se usado para construir uma ponte, por exemplo, eletricidade pode ser gerada quando os carros passam por ele ou devido a vibrações ou movimentos causados ​​por pedestres. "Podemos usar essa eletricidade do concreto para alimentar LEDs ou postes de luz, "disse o Prof Saafi." Também poderia alimentar sensores para monitorar a poluição do ar. "

p A eletricidade produzida pelo concreto também pode fornecer informações sobre a saúde de uma estrutura. A tensão gerada mudaria se houver rachaduras, por exemplo. Incorporar um dispositivo de monitoramento que rastreia a saída elétrica em um edifício ou ponte pode, portanto, ajudar a determinar quando algo está errado e uma estrutura precisa ser verificada, evitando assim uma falha catastrófica.

p A equipe agora está conduzindo testes de campo para ver se eles podem construir estruturas com seu cimento de cenoura que tenham as mesmas propriedades observadas em laboratório. Eles também pretendem usar processos existentes na produção de seu concreto modificado para ajudar a reduzir custos.

p Se tudo correr bem, a equipe espera que o cimento vegetal possa reduzir a quantidade de cimento necessária para construir uma estrutura em 10 kg por metro cúbico de concreto. "Esperamos que no futuro possamos otimizá-lo um pouco melhor e reduzir ainda mais a quantidade de cimento (necessário), "disse o Prof. Saafi.

p Cinzas volantes

p Outros tipos de resíduos estão sendo testados para fazer um concreto mais sustentável. Subprodutos industriais, como cinzas volantes - uma multa, o material em pó que permanece após a queima do carvão - e a escória de alto-forno - sobras granuladas da produção de aço - podem substituir parcialmente o cimento.

p "Podemos reduzir (a quantidade de) cimento em 30% a 50% e adicionar esses subprodutos industriais (em vez disso), "disse o Dr. Tošić, que está explorando essa abordagem como parte de um projeto chamado GREEN-FRC.

p A equipe está se concentrando na produção de concreto reforçado com fibra para uso em ambientes urbanos, para fazer pavimentos e edifícios, por exemplo. Eles farão experiências com diferentes misturas de concreto para encontrar aquelas que são ideais do ponto de vista da sustentabilidade e onde as propriedades mecânicas não são comprometidas.

p Modelos matemáticos serão inicialmente usados ​​para prever as propriedades de seus concretos mais verdes com base em sua composição, que serão acompanhados por testes de laboratório. "Esperamos que eles se comportem de maneira diferente do normal, concreto tradicional, "disse o Dr. Tošić.

p Incorporar plástico ao concreto também é interessante. As fibras de plástico recicladas podem eventualmente ser usadas para torná-lo mais forte, talvez permitindo uma redução nos componentes insustentáveis, como o aço usado para reforçar o cimento. Desde que o projeto começou no início de 2020, a equipe vem incorporando diferentes quantidades e tipos de fibras plásticas de polipropileno ao concreto e testando seu desempenho em longo prazo. O concreto deforma-se continuamente ao longo do tempo quando colocado sob uma carga constante, então eles querem ver como ele se comporta quando sua composição é alterada. "Precisamos ser capazes de prever isso, "disse o Dr. Tošić.

p Breve, a equipe também começará a analisar como certas argilas podem ser usadas para substituir parcialmente o cimento no concreto. O cimento tem uma pegada ambiental adicional que se origina de recursos naturais, como argilas e minerais, necessários para sua produção. Mas usar argila de cálcio calcário pode ser uma opção mais sustentável, pois é muito mais abundante do que outros materiais naturais usados ​​para fazer cimento tradicional, bem como outras alternativas como subprodutos industriais.

p Dr. Tošić acha que seus concretos mais verdes serão inicialmente usados ​​em pavimentação, forro para túneis e painéis para fachadas de edifícios, que requerem menos reforço do que estruturas como edifícios. Algumas construtoras já se interessam pelo projeto, fornecendo materiais gratuitos para seus experimentos. "No ano passado, estamos percebendo que as empresas de construção estão fazendo uma mudança ou uma mudança em termos de pensamento, "disse o Dr. Tošić." Eles estão vendo que a sustentabilidade é necessária para eles no futuro, caso contrário, eles perderão um mercado. "