Pesquisadores da Washington State University criaram uma alternativa sustentável ao concreto tradicional usando cinzas volantes de carvão, um produto residual da geração de eletricidade à base de carvão.

O avanço aborda dois grandes problemas ambientais ao mesmo tempo, aproveitando os resíduos da produção de carvão e reduzindo significativamente o impacto ambiental da produção de concreto.

Xianming Shi, professor associado do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da WSU, e o estudante de graduação Gang Xu, desenvolveram um forte, concreto durável que usa cinzas volantes como aglutinante e elimina o uso de cimento ambientalmente intensivo. Eles relatam seu trabalho na edição de agosto da revista, Combustível .

Reduz a demanda de energia, emissões de efeito estufa

Produção de concreto tradicional, que é feito combinando cimento com areia e cascalho, contribui com 5% a 8% das emissões de gases de efeito estufa em todo o mundo. Isso porque o cimento, o ingrediente chave do concreto, requer altas temperaturas e uma tremenda quantidade de energia para produzir.

Cinzas volantes, o material que permanece após a queima do pó de carvão, entretanto, tornou-se um problema significativo de gestão de resíduos nos Estados Unidos. Mais de 50 por cento das cinzas volantes acabam em aterros sanitários, onde pode facilmente infiltrar-se no ambiente próximo.

Embora alguns pesquisadores tenham usado cinzas volantes em concreto, eles não foram capazes de eliminar os métodos de aquecimento intenso que são tradicionalmente necessários para fazer um material forte.

“Nosso método de produção não requer aquecimento ou uso de qualquer cimento, "disse Xu.

Engenharia molecular

Este trabalho também é significativo porque os pesquisadores estão usando materiais nanométricos para projetar concreto em nível molecular.

“Para avançar de forma sustentável a indústria da construção, precisamos utilizar a capacidade 'de baixo para cima' dos nanomateriais, "disse Shi.

A equipe usou óxido de grafeno, um nanomaterial recentemente descoberto, para manipular a reação da cinza volante com água e transformar a cinza volante ativada em um forte material semelhante ao cimento. O óxido de grafeno reorganiza átomos e moléculas em uma solução de cinzas volantes e ativadores químicos como silicato de sódio e óxido de cálcio. O processo cria uma cadeia de moléculas de aluminato de cálcio-silicato-hidrato com átomos fortemente ligados que formam uma rede de polímero inorgânico mais durável do que o cimento (hidratado).

Ajuda a água subterrânea, mitiga inundações

A equipe projetou o concreto de cinza volante para ser permeável, o que significa que a água pode passar por ele para reabastecer as águas subterrâneas e mitigar o potencial de inundação.

Os pesquisadores demonstraram a resistência e o comportamento do material em parcelas de teste no campus da WSU sob uma variedade de condições de carga e temperatura. Eles ainda estão realizando testes de infiltração e coletando dados usando sensores enterrados sob o concreto. Eles eventualmente esperam comercializar a tecnologia patenteada.

"Após mais testes, gostaríamos de construir algumas estruturas com este concreto para servir como uma prova de conceito, "disse Xu.