Este artigo dos bastidores foi fornecido ao LiveScience em parceria com a National Science Foundation.
Se você deseja preparar um cimento ambientalmente amigável, basta misturar duas xícaras de calcário granulado para jardim, uma xícara de escória granulada do alto-forno moída e três colheres de sopa de carbonato de sódio (ou seja, carbonato de sódio). O resultado é uma alternativa forte, sustentável e econômica ao cimento Portland comum (OPC), líder do setor em cimento. Pesquisadores do grupo de Michel Barsoum na Universidade Drexel vêm desenvolvendo essa aparentemente nova tecnologia nos últimos anos, mas suas origens remontam muito mais longe do que se imagina.
Para as Grandes Pirâmides do Egito, de fato. O grupo de Barsoum havia realizado pesquisas que pareciam provar que algumas das pedras nas pirâmides foram fundidas usando uma forma inicial de cimento, em vez de esculpidas em calcário. Se alguns dos materiais usados para construir as pirâmides foram de fato fundidos e duraram 4.500 anos, por que não usá-los nos materiais de construção atuais, ele se perguntou?
"A OPC é responsável por 5 a 8% do CO do mundo e consome uma quantidade enorme de energia", diz Alex Moseson, um colega que agora lidera a introdução da alternativa de Barsoum ao mercado.
Ingredientes de cimento Greenstone
A diferença entre o cimento “Greenstone” criado por Drexel, como é chamado, e o cimento Portland comum está nos ingredientes e métodos utilizados. O Greenstone é um cimento ativado por álcalis (AAC) que não requer aquecimento quando feito. Em vez disso, a AAC depende de ingredientes reciclados que estão prontamente disponíveis - principalmente produtos residuais da indústria que já foram aquecidos. Isso inclui cinzas volantes, fuligem da chaminé capturada em usinas a carvão e escória, que é um subproduto do processo que transforma minério de ferro em ferro.
Como resultado, o perfil de impacto ambiental da Greenstone é dramaticamente diferente do OPC, mostrando 97% menos energia consumida e também CO2 produzido. Além disso, a disponibilidade imediata de matérias-primas eleva o custo de fabricação de US $ 75 por tonelada para aproximadamente US $ 50 por tonelada. Com créditos de carbono previstos, a Greenstone gera um benefício adicional de US $ 5 a US $ 20 por tonelada.
Mas como ele se compara ao OPC no desempenho? "Nossos resultados e a literatura confirmam que seu desempenho é tão bom ou melhor que o OPC", diz Barsoum. O grupo está próximo de passar nos testes da indústria de cimento que estabelecem parâmetros de referência para resistência, tempo definido e estabilidade volumétrica.
É importante ressaltar Moseson: “Sempre trabalhamos em direção ao cimento que funciona no mundo real, não apenas no laboratório. Isso significa estabilidade na prateleira, trabalhabilidade, cura à temperatura ambiente, transporte fácil e muito mais. ”
Moseson buscou tal aplicação no mundo real enquanto estava no IIT Bombay, em Mumbai, realizando pesquisas para sua dissertação. Ele trabalhou com pesquisadores locais para desenvolver um AAC que atendesse aos padrões estabelecidos na Índia para cimento e investigou como a produção de Greenstone poderia capacitar as pessoas que viviam em favelas. Hoje, três produtos feitos de materiais locais, usando ferramentas e mão-de-obra locais, estão atualmente em consideração por um grande fabricante de cimento local.
O grupo pegou a Greenstone e formou uma empresa, a Greenstone Technologies, Inc. Eles começaram a publicar resultados científicos sobre suas descobertas em 2009 e uma publicação de novembro de 2011 na Compósitos de cimento e concreto discutiram o potencial prático do cimento verde Drexel. Os pesquisadores estão conversando atualmente com investidores e possíveis parceiros. Com a reivindicação de benefícios de custo reduzido, poluição reduzida e desempenho aprimorado, existem obstáculos para colocar o cimento Drexel no mercado? "Os desafios para colocar isso no mercado incluem a variação entre matérias-primas ... e o tempo necessário para validar um novo material", diz Moseson. “Embora nossa pesquisa permita compensar as variações, seria bom que os processadores pensassem nas cinzas e escórias como co-produtos em vez de subprodutos para ajudar a padronizar esses materiais para uso no cimento.
“Também temos que superar poderosas forças de mercado. O OPC é um mercado global de US $ 300 bilhões e convencer construtores e indústrias a usar outra coisa é difícil. Convencer as pessoas de que nosso cimento durará tanto quanto o OPC quando for mais novo também é um desafio. ” Além disso, seu produto não é patenteável devido a uma grande quantidade de técnicas anteriores - ou conhecimento prévio relacionado à tecnologia - desde a década de 1950, o que às vezes é um impedimento para os investidores. Apesar desses obstáculos, o interesse em seu trabalho está aumentando.
Curiosamente, o AAC não é totalmente novo. Nas décadas de 1950 e 1960, uma forma de AAC foi usada com sucesso em alguns edifícios da antiga União Soviética. Além das grandes pirâmides do Egito, grande parte da inspiração para essa pesquisa veio da Roma antiga. "Tudo o que os romanos construíram era feito de ingredientes semelhantes", diz Moseson. "Embora não saibamos por dois mil anos se os nossos têm a longevidade dos edifícios romanos, isso nos dá uma idéia do poder de permanência dessas coisas."
Nota do editor: Os pesquisadores descritos nos artigos Behind the Scenes foram apoiados pelo Fundação Nacional de Ciências, a agência federal responsável pelo financiamento da pesquisa e educação básicas em todos os campos da ciência e engenharia. Quaisquer opiniões, descobertas e conclusões ou recomendações expressas neste material são de responsabilidade do autor e não refletem necessariamente as opiniões da National Science Foundation. Veja o Arquivo dos bastidores.
