p Pesquisadores da Universidade Purdue que estudam se o concreto fica mais forte com a infusão de nanocristais de madeira de tamanho microscópico estão mudando do laboratório para o mundo real com uma ponte que será construída na Califórnia nesta primavera. p Os pesquisadores têm trabalhado com nanocristais de celulose, subprodutos gerados pelo papel, bioenergia, agricultura e indústrias de celulose, para encontrar a melhor mistura para fortalecer o concreto, o material feito pelo homem mais comum no mundo.

p "Simplesmente chegar onde as pessoas possam realmente dirigir nele, Eu penso, é um grande passo porque você não pode simplesmente dizer que é uma curiosidade de laboratório naquele ponto. Tem implicações no mundo real, "disse Jeffrey Youngblood, um professor de engenharia de materiais da Purdue.

p O reforço do concreto pode ter outras implicações, como fazer itens feitos com concreto mais finos e leves, mantendo a mesma resistência com um benefício colateral potencial de diminuir o dióxido de carbono liberado na atmosfera. As fábricas de cimento são responsáveis ​​por cerca de 8 por cento das emissões globais de dióxido de carbono, uma das principais causas das mudanças climáticas.

p O catalisador para essa mudança potencialmente transformadora é um nanocristal de celulose com cerca de 100 nanômetros de comprimento e 5 nanômetros de largura, muito pequeno para ser visto em um microscópio comum. Ele só pode ser visto usando um microscópio eletrônico. Para perspectiva, um cabelo humano tem cerca de 100, 000 nanômetros de largura. Ainda assim, a celulose é o polímero mais comum no mundo porque pode ser obtido a partir de produtos de madeira, plantas, bactérias e algas.

p Os nanocristais de celulose tornam o concreto mais resistente por meio de uma reação química que aumenta a hidratação das partículas de cimento, tornando o concreto mais forte, dizem os pesquisadores. “A resistência do concreto escala com o grau de hidratação. Portanto, quanto mais hidratado, quanto mais forte for, "Youngblood disse." Então você pensaria que se adicionar mais água, seria mais forte. O problema é, a água adiciona poros que a tornam mais fraca. Mas os nanocristais de celulose aumentam a hidratação com menos água, tornando o concreto mais forte. "

p Pablo Zavattieri, professor da Lyles School of Civil Engineering, disse que os nanocristais de celulose fornecem um caminho para a água ir onde é necessária. Nem todas as partículas de cimento são hidratadas quando o concreto é misturado, o que prejudica a resistência e durabilidade do concreto.

p "A coisa boa sobre os nanocristais de celulose é que eles meio que criam um trilho para que a água se transforme em uma partícula, Zavattieri disse.

p Jason Weiss, a Miles Lowell e Margaret Watt Edwards Distinguished Chair in Engineering na Oregon State University, que anteriormente foi professor em Purdue, disse que os nanocristais de celulose tornam o concreto mais eficiente porque menos massa é necessária para fazer algo que seja igualmente forte.

p “Para que possa ser mais sustentável e mais eficiente, " ele disse.

p Youngblood disse que outro benefício é que o concreto com infusão de celulose endurece mais rápido, o que significa menos espera pela cura do concreto ao usar formas para fazer pontes ou para perfuração de petróleo.

p "Porque cada dia que uma equipe está lá fora sem bombear óleo é um dia perdendo dinheiro, "Youngblood disse. Amostras de cimento

p Os pesquisadores afirmam que o custo do uso de nanocristais de celulose pode ser compensado por ser capaz de usar menos cimento, mas o custo exato não foi determinado. Eles dizem que a extensão do uso de nanocristais de celulose será um fator. Mas mesmo que apenas uma pequena porcentagem de todo o concreto produzido usasse os nanocristais de celulose, teria um grande impacto apenas porque o uso de concreto é tão onipresente.

p Os pesquisadores dizem que o trabalho de escalonamento para concreto e preparação para a ponte na Califórnia é uma parceria entre Purdue, Oregon State University, P3Nano e outros. P3Nano é uma parceria público-privada destinada a apoiar a comercialização de nanomateriais celulósicos. P3Nano tem estado ativamente envolvido nos testes em grande escala e é o patrocinador do projeto na Oregon State University para demonstrar as aplicações em escala real de nanocristais de celulose em pontes e placas planas. A ponte exata na Califórnia onde o concreto com infusão de celulose será usado ainda não foi determinada.

p Os pesquisadores do Purdue começaram a pesquisar a celulose há uma década, em colaboração com Robert Moon, um pesquisador do Laboratório de Produtos Florestais do Serviço Florestal dos EUA, que estava baseado em Purdue na época. O Serviço Florestal estava procurando usos para enfermos, toras danificadas e de pequeno diâmetro, que são abundantes nas florestas.

p Sangue Jovem, que trabalha principalmente com plásticos, disse que o desafio inicial era determinar onde os nanocristais de celulose solúveis em água poderiam ser usados. A ideia de usá-lo em concreto veio a ele enquanto cavava um buraco de poste e preparava concreto. É aí que a pesquisa começou.

p Youngblood disse que os pesquisadores descobriram rapidamente que os nanocristais de celulose tornavam o concreto mais forte, mas eles não sabiam por quê.

p “Fui até o escritório de Jason Weiss e mostrei a ele os dados e ele disse que não deveriam funcionar porque os nanocristais de celulose são muito pequenos. Foi quando percebemos que tínhamos algo, porque se algo baseado em como as coisas funcionam normalmente, baseado em teorias ou o que quer que seja, não deveria funcionar e funciona, é quando você geralmente encontra algo importante, "Youngblood disse." Foi assim que tudo começou. "

p A pesquisa foi financiada em parte pela National Science Foundation. Weiss disse que o trabalho da NSF levou a pastas que foram testadas para ajudar os pesquisadores a entender que os nanocristais de celulose não estão agindo como as fibras convencionais, mas alterando a microestrutura.

p Blaine Kunkel, CEO da Nano-Green Biorefineries Inc., que tem um contrato de licença com o Escritório de Comercialização de Tecnologia da Purdue Research Foundation para comercializar a tecnologia, disse que a empresa está animada com o potencial dos nanocristais de celulose.

p "Vemos isso como tecnologia transformacional, " ele disse.