ARTIGO
O cimento é um aglutinante, uma substância usada na construção civil que endurece, fixa e adere a outros materiais. Quando areia e brita são combinados com o cimento, produz-se o concreto. O cimento é um dos materiais mais amplamente consumidos no planeta. Nos EUA, estima-se que foram utilizados mais de 109 milhões de toneladas métricas, apenas em 2021.
Apesar de sua ampla utilização, todas as etapas do processo de fabricação do cimento impactam negativamente o meio ambiente, através de poluentes atmosféricos como poeira, fumaça e a vibração produzida por equipamentos durante as detonações em pedreiras, assim como danos à paisagem causados por essas extrações.
Um grupo de cientistas da Universidade de Tecnologia de Nanyang, de Cingapura (NTU Singapore), descobriram um método para produzir biocimento a partir de resíduos, criando uma alternativa mais ecológica e sustentável ao cimento tradicional.
O biocimento é um tipo de cimento renovável que usa bactérias para criar uma reação de endurecimento que transforma o solo em um bloco sólido. Os cientistas do NTU criaram um biocimento a partir de dois resíduos bem comuns: lodo industrial de carboneto e ureia (da urina de mamíferos).
Eles descobriram um método para formar um sólido rígido ou precipitado, a partir da interação da ureia com íons de cálcio do lodo industrial de carboneto. Quando essa reação ocorre no solo, o precipitado une as partículas do solo e preenche as lacunas entre elas, resultando em uma massa compacta de solo, o que produz um bloco de biocimento forte, durável e menos permeável.
Liderada pelo Prof. Chu Jian, presidente da Escola de Engenharia Civil e Ambiental, a equipe de pesquisa mostrou em um trabalho, publicado em 22 de fevereiro de 2022, no Journal of Environmental Chemical Engineering, que o biocimento tem potencial para se tornar um método sustentável e econômico para a melhoria do solo. O biocimento pode fortalecer o solo tornando viável seu uso para construção ou escavação, controlar a erosão de praias, reduzir a poeira ou a erosão eólica nos desertos; ou ainda, permitir a construção de reservatórios de água doce nas praias ou nos desertos. Ele também pode ser usado como bioargamassa para selar rachaduras em rochas para controle de infiltrações e até mesmo na restauração de monumentos como esculturas e relevos em calcário.
“O biocimento é uma alternativa sustentável ao cimento tradicional e tem um grande potencial para ser usado em projetos de construção que necessitem de tratamento do solo”, explica o Prof. Chu, que também é diretor do Centro de Soluções Urbanas da NTU. “Nossa pesquisa torna o biocimento ainda mais sustentável ao usar dois tipos de resíduos como matérias-primas. A longo prazo, não só o processo de fabricação do biocimento vai ficar mais barato, mas também vai reduzir os custos envolvidos no descarte do lixo”.
A pesquisa dos cientistas da NTU apoia o plano estratégico da Universidade de Nanyang para 2025, que visa abordar alguns dos maiores desafios para a humanidade, incluindo a mitigação o impacto do ser humano sobre o meio ambiente, através de avanços nas pesquisas e de um desenvolvimento sustentável.
Uma receita simples para o biocimento: Urina, bactérias e cálcio
O processo de produção do biocimento requer menos energia e gera menos emissões de carbono, em comparação ao método de produção do cimento tradicional. O biocimento criado pela NTU usa dois tipos de resíduos: o lodo industrial de carboneto, resíduo da produção de gás acetileno, proveniente das fábricas de Cingapura; e ureia, substância encontrada na urina.
Primeiramente, o lodo de carboneto é tratado com um ácido para produzir cálcio solúvel. A ureia é então adicionada ao cálcio solúvel para formar uma solução de cimentação. As culturas de bactérias são adicionadas a essa solução. Elas quebram a ureia da solução para formar íons de carbonato.
Em um processo chamado precipitação de calcita induzida microbianamente (MICP), esses íons reagem com os íons de cálcio solúveis. Essa reação forma carbonato de cálcio – um material sólido e duro que é encontrado naturalmente em giz, calcário e mármore.
Quando essa reação ocorre na terra ou na areia, o cálcio resultante aglutina as partículas, aumentando a sua resistência e preenchendo os espaços entre as partículas para diminuir a infiltração de água no material. O mesmo processo também pode ser usado em juntas rochosas, o que permite a restauração de esculturas e relevos de pedras.
O solo reforçado com biocimento tem resistência à compressão não confinada de até 1,7 megapascais (MPa), superior ao mesmo solo tratado com quantidade equivalente de cimento. Isso torna o biocimento adequado para uso em projetos de melhoria do solo, como no fortalecimento do terreno ou na redução de infiltrações para construções, escavações ou controle de erosão de praias ao longo da costa.
Uma alternativa sustentável ao cimento
“Uma parte do processo de fabricação de cimento é a queima de matérias-primas em temperaturas muito altas, acima de 1.000 graus Celsius, para formar clínquer – o agente ligante do cimento.
Este processo produz muito dióxido de carbono”, diz o Prof. Chu. “Nosso biocimento, entretanto, é produzido em temperatura ambiente, sem queimar nada, por isso é um processo mais ecológico, que demanda menos energia e neutro em carbono”. Em Cingapura, o lodo de carboneto é considerado resíduo industrial, no entanto, é uma excelente matéria-prima para a produção de biocimento. Ao extrair o cálcio do lodo de carboneto, a produção se torna mais sustentável, já que não é preciso usar materiais como o calcário, que seria extraído de uma pedreira, processo esse que afeta todo o ecossistema onde a pedreiras está inserida. Além disso, o calcário é um recurso finito e, uma vez que tenha acabado, acabou.
O time de pesquisa afirma que se a produção de biocimento pudesse ser dimensionada para os níveis da fabricação tradicional de cimento, o custo total de sua produção em comparação com o cimento convencional seria menor, o que tornaria o biocimento uma alternativa mais ecológica e barata ao cimento.
Uso na restauração de monumentos e na proteção da costa
Outra vantagem do método da NTU é que o biocimento não tem cor. Quando aplicado à terra, areia ou pedra, as cores originais são preservadas. Isso é bastante útil para o uso na restauração de monumentos antigos, substituindo as partes quebradas ou unindo rachaduras, por exemplo.
Em colaboração com agências nacionais de Cingapura, atualmente a equipe de pesquisa está testando o biocimento na Costa Leste, onde ele está sendo usado para fortalecer a areia das praias. Ao espalhar as soluções de biocimento sobre a areia, uma crosta rígida se forma, evitando que a areia seja levada pelo mar.
A equipe também está explorando outras aplicações em larga escala em Cingapura, como o reparo de estradas, o reforço contra rachaduras em túneis subterrâneos para prevenir infiltrações de água, ou até mesmo usando o biocimento como terreno de cultivo para recifes de corais, deixando as larvas de coral crescerem como gostam: em carbonato de cálcio.
Referência: “Utilization of carbide sludge and urine for sustainable biocement production” by Yang Yang, Jian Chu, Liang Cheng, Hanlong Liu, 22 February 2022, Journal of Environmental Chemical Engineering.
DOI: 10.1016/j.jece.2022.107443
Fonte: https://scitechdaily.com/scientists-create-cement-entirely-out-of-waste-material/
