O inventor da casa impressa em 3D, Ma Yihe, mostra um modelo em Xangai, China, 2014. Veja fotos de construção de casas. © Pei Xin / Xinhua Press / Corbis p No início, havia lama. As primeiras habitações humanas foram construídas com nada mais do que tijolos de barro e palha cozidos ao sol. Os antigos romanos foram os primeiros a fazer experiências com concreto, misturar cal e rocha vulcânica para construir estruturas majestosas como o Panteão de Roma, ainda é a maior cúpula de concreto não reforçado do mundo [fonte:Pruitt].
p Ao longo dos séculos, engenheiros e arquitetos desenvolveram maneiras sempre novas de construir mais alto, criações mais fortes e bonitas usando materiais revolucionários, como vigas de aço, fundações à prova de terremotos e paredes de cortina de vidro.
p Mas o que o futuro reserva para a tecnologia de construção? Chegará o dia em que equipes de construção barulhentas serão substituídas por enxames de nanorrobôs autônomos? Será que as rachaduras nas fundações de concreto um dia se curarão milagrosamente, ou postos de gasolina sejam substituídos por carros elétricos rodando em estradas com autocompleta? p Continue lendo para nossa lista completa das 10 inovações de construção mais empolgantes do futuro próximo. Alguns ainda estão em uso hoje.
Se o concreto da estrada fosse capaz de se curar, as cidades poderiam economizar muito dinheiro. Justin Sullivan / Getty Images p O concreto é o material de construção mais usado no mundo [fonte:Crow]. Na verdade, é a segunda substância mais consumida na Terra, depois da água [fonte:Rubenstein]. Pense em todas as casas de concreto, prédios de escritórios, igrejas e pontes construídas a cada ano. O concreto é barato e amplamente adaptável, mas também é suscetível a rachaduras e deterioração sob estresses como calor e frio extremos.
p No passado, a única maneira de consertar concreto rachado era remendá-lo, reforce isso, ou derrube-o e comece do zero. Mas não mais. Em 2010, um estudante de graduação e professor de engenharia química da Universidade de Rhode Island criou um novo tipo de concreto "inteligente" que "cura" suas próprias rachaduras. A mistura de concreto é incorporada com cápsulas minúsculas de silicato de sódio. Quando uma rachadura se forma, as cápsulas se rompem e liberam um agente de cura semelhante a um gel que endurece para preencher o vazio [fonte:URI].
p Este não é o único método de autocura do concreto. Outros pesquisadores usaram bactérias ou capilares de vidro embutidos ou microcápsulas de polímero para obter resultados semelhantes. Contudo, os pesquisadores de Rhode Island acreditam que seu método é o mais econômico. p Prolongar a vida útil do concreto pode trazer enormes benefícios ambientais. A produção mundial de concreto atualmente é responsável por 5% das emissões globais de dióxido de carbono [fonte:Rubenstein]. O concreto inteligente não só tornaria nossas estruturas mais seguras, mas também reduziu os gases do efeito estufa.
Os nanotubos de carbono têm a maior relação resistência-peso de qualquer material na Terra e podem ser esticados um milhão de vezes mais do que sua espessura. © Arte Digital / Corbis p Um nanômetro é um bilionésimo de um metro. Isso é incrivelmente pequeno. Uma única folha de papel equivale a 100, 000 nanômetros. Sua unha cresce aproximadamente 1 nanômetro a cada segundo. Mesmo uma fita do seu DNA tem 2,5 nanômetros de largura [fonte:NANO.gov]. Construir materiais na escala "nano" pareceria impossível, mas usando técnicas de ponta, como litografia por feixe de elétrons, cientistas e engenheiros criaram com sucesso tubos de carbono com paredes de apenas 1 nanômetro de espessura.
p Quando uma partícula maior é dividida em partes cada vez menores, a proporção de sua área de superfície para sua massa aumenta. Esses nanotubos de carbono têm a maior proporção entre resistência e peso de qualquer material na Terra e podem ser esticados um milhão de vezes mais do que sua espessura [fonte:NBS]. Os nanotubos de carbono são tão leves e fortes que podem ser incorporados em outros materiais de construção, como metais, concreto, madeira e vidro para adicionar densidade e resistência à tração. Os engenheiros estão até mesmo experimentando sensores em nanoescala que podem monitorar tensões dentro dos materiais de construção e identificar potenciais fraturas ou rachaduras antes que ocorram [fonte:NanoandMe.org].
O alumínio transparente poderia ser usado para construir arranha-céus com paredes de vidro que exigissem menos suporte interno. claser / E + / Getty Images p Por décadas, os engenheiros químicos sonham com um material que combine a resistência e durabilidade do metal com a pureza cristalina do vidro. Esse "metal transparente" poderia ser usado para construir arranha-céus com paredes de vidro que requerem menos suporte interno. Edifícios militares seguros poderiam instalar janelas de metal transparentes e finas, impermeáveis ao fogo de artilharia de alto calibre. E pense no aquário monstruoso que você poderia construir com isso!
p Na década de 1980, os cientistas começaram a experimentar um novo tipo de cerâmica feita de uma mistura em pó de alumínio, oxigênio e nitrogênio. Uma cerâmica é qualquer coisa dura, geralmente material cristalino que é feito por um processo de aquecimento e resfriamento. Nesse caso, o pó de alumínio é colocado sob imensa pressão, aquecido por dias às 2, 000 graus C (3, 632 graus F) e finalmente polido para produzir uma perfeita transparência, material semelhante ao vidro com a resistência do alumínio [fonte:Ragan].
p Conhecido como alumínio transparente, ou ALON, o material da era espacial já está sendo usado pelos militares para fazer janelas blindadas e lentes ópticas.
O maior agregado e a falta de areia no asfalto permeável (mostrado aqui) cria vazios interconectados, permitindo que a água flua através da superfície ao invés de fora dela, o que reduz o escoamento de águas pluviais. BanksPhotos / E + / Getty Images p Durante uma forte tempestade, lençóis de água da chuva caem nas estradas, calçadas e estacionamentos, limpar detritos superficiais e poluentes e lavar produtos químicos potencialmente tóxicos, como gasolina, diretamente em esgotos e córregos. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) identifica o escoamento de águas pluviais em áreas urbanas pavimentadas como a principal fonte de poluição da água.
p A natureza tem sua própria maneira de filtrar as toxinas da água da chuva. O solo é um filtro magnífico para metais e outros materiais inorgânicos. À medida que a água da chuva desce através dos níveis do solo, microorganismos e raízes de plantas absorvem o excesso de produtos químicos [fonte:ESA]. Sabendo disso, os engenheiros criaram um novo tipo de concreto permeável que permite que a água da chuva passe direto pelo pavimento e deixe a natureza fazer seu trabalho.
p O concreto permeável ou permeável é feito com grãos maiores de rocha e areia, deixando entre 15 e 35 por cento de espaço aberto no pavimento [fonte:EPA]. Lajes de concreto permeável são colocadas sobre cascalho ou outro material de base poroso que permite que a água da chuva assente no substrato do solo abaixo. O concreto permeável é um excelente substituto do asfalto em estacionamentos. Não só diminui significativamente o escoamento, mas também a cor mais clara do concreto reflete a luz do sol e permanece mais fria no verão.
Uma esponja de carbono feita de aerogel repousa sobre esta flor de cerejeira. Embora seja mais leve do que o hélio, pode absorver óleo 250-900 vezes sua própria massa. © Imaginechina / Corbis p Se a famosa estátua de mármore de Davi, de Michelangelo, era feita de aerogel, pesaria apenas 2 quilos! O aerogel é uma das substâncias menos densas da Terra, um material sólido em forma de espuma que mantém sua forma apesar de ser quase tão leve quanto o ar. Alguns tipos têm densidades apenas três vezes mais pesadas que o ar, mas normalmente os aerogéis são 15 vezes mais pesados que o ar [fonte:Aerogel.org].
p Você pode pensar no gel como uma substância úmida, como gel de cabelo. Mas o aerogel é feito removendo o líquido de um gel. Tudo o que resta é a estrutura de sílica - que é de 90 a 99 por cento de ar. O aerogel é quase sem peso, mas pode ser transformado em finas folhas de tecido de aerogel. Em projetos de construção, tecido de aerogel demonstra propriedades "superisolantes". Sua estrutura porosa dificulta a passagem do calor. Em testes, o tecido de aerogel tinha duas a quatro vezes o poder de isolamento do isolamento tradicional de fibra de vidro ou espuma [fonte:LaMonica]. Assim que o preço cair, poderia ser amplamente utilizado na construção.
Esta mesa muda de cor quando algo quente repousa sobre ela, graças a uma superfície reativa à temperatura. Moving Color Studios p Se você estivesse vivo em 1991 e vivesse na superfície, as chances são boas de você ter uma camiseta da Hypercolor. Por algum milagre científico - um milagre chamado corante termocrômico - o pessoal da Hypercolor fazia camisetas que mudavam de cor com a temperatura do seu corpo. Os comerciais faziam com que parecesse super legal e sexy; sua namorada poderia colocar as mãos quentes em seu peito e deixar uma marca brilhante. Mas, na realidade, as partes mais quentes do corpo são geralmente as axilas. Axilas brilhantes =nada super sexy.
p Hoje, uma empresa chamada Moving Color fabrica ladrilhos decorativos de vidro revestidos com tinta termocrômica que "ganham vida" com as mudanças de temperatura da superfície. Em temperatura ambiente, os ladrilhos são de um preto brilhante, mas quando você toca nos ladrilhos - ou os atinge com luz direta ou água quente - as cores se transformam como a aurora boreal em azuis iridescentes, rosa e verdes. A aplicação mais legal tem que ser o chuveiro que muda de cor. A boa notícia para Moving Color é que as casas não têm axilas.
Kirstin Petersen, um colega acadêmico em inteligência artificial na Universidade de Harvard, demonstra robôs inspirados por cupins no encontro da Associação Americana para o Avanço da Ciência em Chicago em 2014. KERRY SHERIDAN / AFP / Getty Images p Um dos construtores mais engenhosos da natureza é o humilde cupim. Com um cérebro do tamanho de um grão de areia, ele trabalha ao lado de centenas de milhares de companheiros de montículo para construir estruturas de lama colossais e complexas. Os cupins chamaram a atenção dos pesquisadores de robótica de Harvard porque os insetos não recebem ordens de algum arquiteto central de cupins. Cada cupim trabalha sozinho de acordo com regras de comportamento geneticamente programadas. Juntos, como um enxame de indivíduos obstinados, eles criam obras monumentais de lama.
p Inspirado por cupins, pesquisadores do Grupo de Pesquisa de Sistemas Auto-organizados de Harvard construíram pequenas robóticas de construção programadas para trabalharem juntas como um enxame. Os robôs de quatro rodas podem construir paredes de tijolo levantando cada tijolo, escalar a parede e colocar o tijolo em um local aberto. Eles têm sensores para detectar a presença de outros robôs e regras para escapar uns dos outros. Como cupins, ninguém está "controlando" eles, mas eles são programados para construir coletivamente um projeto específico.
p Imagine as aplicações:robôs aglomerados construindo paredes de dique ao longo de uma costa perigosamente inundada; milhares de minúsculos robôs construindo uma estação espacial em Marte; ou dutos de gás submarinos profundos sendo montados por enxames de bots nadadores. Um experimento semelhante usou um enxame de robôs voadores autônomos para construir uma torre de tijolos artisticamente ondulada [fonte:Liggett].
Ma Yihe (à esquerda) mostra as paredes impressas em 3D das casas que sua empresa está construindo em Xangai, China. Sua empresa planeja construir dez deles em um dia. © Pei Xin / Xinhua Press / Corbis p A impressão 3-D finalmente se tornou popular. A Makerbot está vendendo máquinas desktop bacanas (e quase acessíveis) que podem imprimir brinquedos de plástico 3D totalmente renderizados, jóia, peças de máquinas e membros artificiais. Mas e se você quiser imprimir algo maior do que uma caixa de sapatos? Você poderia realmente construir uma impressora 3-D grande o suficiente para imprimir uma casa de plástico?
p A resposta é sim." Um escritório de arquitetura holandês lançou um ambicioso projeto de arte pública para construir uma casa impressa em 3D. Mas primeiro, eles tiveram que construir uma das maiores impressoras 3D do mundo, chamado de Kamermaker ou "criador de quartos". Usando o mesmo material de origem de plástico que as impressoras 3-D de pequena escala, o Kamermaker pode imprimir grandes componentes de plástico semelhantes a LEGO que serão montados em cômodos individuais da casa. As salas serão fechadas juntas - novamente, pense em LEGO - com o exterior impresso da casa projetado para se parecer com uma tradicional casa de canal holandesa.
p Enquanto isso, uma empresa de construção chinesa está construindo casas usando uma impressora 3D gigante que pulveriza camadas de cimento e resíduos de construção para montar as casas. A empresa diz que as casas custarão menos de US $ 5, 000 cada, e pode produzir até 10 deles por dia [fonte:Guardian].
Não há necessidade de um carro com painel solar se encontrarmos estradas que podem fornecer energia sem fio para um carro elétrico. © Chris Rogers / Corbis p O Google está monopolizando todos os holofotes com seu carro autônomo, mas para que servem os carros inteligentes se eles ainda precisam dirigir em estradas "burras"?
p Uma das novas idéias mais empolgantes é uma estrada que atua como um carregador para veículos elétricos. Uma empresa da Nova Zelândia já construiu uma grande "plataforma de energia" que pode carregar sem fio um carro elétrico estacionado [fonte:Barry]. A próxima etapa é incorporar a tecnologia de carregamento sem fio à superfície de estrada real para que os veículos elétricos possam recarregar em movimento. Chega de postos de reabastecimento!
p Outras idéias intrigantes que podem se tornar realidade um dia incluem superfícies de estradas que absorvem a luz do sol para gerar eletricidade, ou - ainda mais legal - embutir a estrada com cristais piezoelétricos que capturam as vibrações dos carros que passam e as convertem em energia utilizável [fonte:Zero to 60 Times].
A casca dura do abalone inspirou os pesquisadores do MIT a isolar a enzima que o abalone usa para mineralizar o C02, a fim de construir suas cascas. Um dia, podemos ser capazes de fazer tijolos de carbono a partir de C02. Bill Brennan / Perspectives / Getty Images p O dióxido de carbono (CO2) expelido por usinas de energia e automóveis é a maior fonte de gás de efeito estufa produzido pelo homem. Todo ano, nós bombeamos mais de 30 bilhões de toneladas métricas (33 bilhões de toneladas) de CO2 na atmosfera, onde acelera os efeitos prejudiciais do aquecimento global [fonte:Trafton]. Enquanto o setor de energia experimenta aprisionar ou "sequestrar" as emissões de CO2 no subsolo, uma equipe de pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT) usou com sucesso levedura geneticamente modificada para converter gás CO2 em sólido, materiais de construção à base de carbono.
p Como a equipe de cupins de Harvard, os pesquisadores do MIT também foram inspirados pela natureza, desta vez, o abalone. Como outros crustáceos, abalone pode converter CO2 e minerais do oceano em carbonato de cálcio para construir suas conchas duras como pedra. Os pesquisadores isolaram a enzima que o abalone usa para mineralizar o CO2 e criaram um lote de levedura para produzi-lo. Um béquer cheio de levedura geneticamente modificada pode produzir 2 libras (1 kg) de carbonato sólido a partir de apenas 1 libra (0,5 kg) de C02 [fonte:Trafton]. Imagine quantos tijolos de carbono eles poderiam fazer com 30 bilhões de toneladas métricas de CO2.
p Para mais listas de invenções que mudam o mundo e previsões futuristas, verifique os links relacionados do HowStuffWorks na próxima página.
