Conheça novo concreto que retém CO₂ e ajuda meio-ambiente
Engenheiros da Northwestern University descobriram processo de fabricação de concreto que armazena dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera por meio de solução carbonatada. O bom é que ele é tão forte e durável quanto as versões tradicionais, além de ser fácil de ser produzido.
O concreto tradicional é feito a partir de mistura de cimento e água, transformando-o em pasta, que, então, é misturada com agregados na forma de areia e cascalho. Ao serem misturados, endurecem e se ligam ao agregado, criando a massa sólida utilizada na construção.
O problema é que ele não é muito amigável com o meio-ambiente. O cimento Portland, o mais comum, ajuda muito na emissão de CO₂. Inclusive, a produção global de cimento é a terceira maior fonte de emissões antropogênicas de carbono – 8% –, perdendo apenas para combustíveis fósseis e alterações no uso do solo.
Novo tipo de concreto pode trazer indústria mais verde (Imaegm: Alessandro Rotta Loria/Northwestern University)
Felizmente, temos alternativas. O carbonatado tem alto potencial para armazenar CO₂ dada sua alcalinidade inerente. Ela pode transformar o gás de efeito estufa em cristais sólidos, consistindo especialmente em carbonato de cálcio (CaCO₃).
Tais cristais têm vida útil mais longa que estruturas de cimento, representando maneira ideal de armazenamento de CO₂, como explana o IFLScience.
Originalmente, essa ideia surgiu nos anos 1970, mas só mais recentemente passou a receber atenção.
Como o concreto “verde” funciona?
Para armazenar CO₂ dessa forma, existem duas maneiras: carbonatação de concreto endurecido, ou carbonatação de concreto fresco;
Na primeira, injeta-se gás CO₂ em blocos de concreto sólidos em altas pressões. No segundo, o gás é injetadona mistura com a combinação de água, cimento e agregados;
O problema é que as técnicas utilizadas para chegar a tais processos são limitados;
Ambos captaram pouco carbono, mesmo com a frequência de uso, enfraquecendo o concreto. Mas isso está prestes a mudar.
Em laboratório, os engenheiros da Northwestern University chegaram a eficiência de captura de CO₂ de até 45%, significando que quase metade do carbono injetado no concreto durante sua fabricação foi capturado e armazenado.
Captura de carbono é mais eficiente no novo concreto (Imagem: LookerStudio/Shutterstock)
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Em comunicado, Alessandro Rotta Loria, da Northwestern, que liderou o estudo, disse que “as indústrias do cimento e do concreto contribuem significativamente para as emissões de CO₂ causadas pelo homem”.
Estamos tentando desenvolver abordagens que reduzam emissões de CO₂ associadas a essas indústrias e, eventualmente, possam transformar o cimento e o concreto em enormes ‘sumidouros de carbono’. Ainda não chegamos lá, mas, agora, temos novo método para reaproveitar parte do CO₂ emitido pela fabricação do concreto neste mesmo material. E nossa solução é tão simples tecnologicamente que deveria ser relativamente fácil de ser implementada pela indústria.
Alessandro Rotta Loria, da Northwestern, que liderou o estudo, em comunicado
Na nova abordagem, os engenheiros usaram o processo de concreto fresco, porém, ao invés de injetarem o gás na mistura ao tempo, o fizeram somente na água com pequena quantidade de pó.
Adicionando essa suspensão carbonatada aos demais ingredientes, eles foram capazes de criar concreto que absorve CO₂ durante sua fabricação.
“A suspensão de cimento carbonatado em nossa abordagem é um fluido de viscosidade muito menor em comparação à mistura de água, cimento e agregados que normalmente é empregada em abordagens atuais para carbonatar concreto fresco”, acrescentou Loria.
Assim, podemos misturá-lo muito rapidamente e aproveitar uma cinética muito rápida das reações químicas que resultam em minerais de carbonato de cálcio. O resultado é um produto de concreto com uma concentração significativa de minerais de carbonato de cálcio em comparação com quando o CO 2 é injetado na mistura de concreto fresco.
Alessandro Rotta Loria, da Northwestern, que liderou o estudo, em comunicado
Além dessa grande conquista, análises mais aprofundadas apontaram que o novo concreto pode ser tão resistente e durável quanto o concreto tradicional.
A suspensão de cimento é feita de 50 g de cimento e 100 mL de água deionizada (DI-H2O), envolvendo uma relação água/cimento de a/c = 2. O concreto é preparado a partir da suspensão adicionando e misturando primeiro 50 g de cimento virgem, obtendo uma pasta de cimento com a/c = 1, e posteriormente adicionando mais 100 g de cimento virgem (a/c = 0,5) e mistura dos agregados. b Suspensão carbonatada com 2.000 cc de CO2. c Suspensão carbonatada com 4000 scc de CO2. d Suspensão carbonatada com 8.000 scc de CO2. e Pasta não carbonatada. f Pasta derivada de suspensão carbonatada com 2.000 scc de CO2. g Pasta derivada de suspensão carbonatada com 4000 scc de CO2. h Pasta derivada de suspensão carbonatada com 8.000 scc de CO2. Setas vermelhas: estruturas cristalinas (Imagem: Alessandro Rotta Loria/Northwestern University)
Uma limitação típica das abordagens de carbonatação é que a resistência é frequentemente afetada pelas reações químicas. Mas, com base em nossos experimentos, mostramos que a resistência pode ser ainda maior. Ainda precisamos testar isso mais a fundo, mas, no mínimo, podemos dizer que não há comprometimento. Como a resistência não muda, as aplicações também não mudam. Pode ser usado em vigas, lajes, colunas, fundações – tudo para o que usamos concreto atualmente.
Alessandro Rotta Loria, da Northwestern, que liderou o estudo, em comunicado
“As descobertas desta pesquisa sublinham que, embora a carbonatação de materiais à base de cimento seja reação bem conhecida, ainda há espaço para otimizar ainda mais a absorção de CO₂ por meio de melhor compreensão dos mecanismos ligados ao processamento de materiais”, disse Davide Zampini, coautor do estudo.
A pesquisa foi publicada na Nature.
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