Investigadores criaram um novo betão bioinfundido feito com microalgas fósseis que captura mais CO₂ do que emite durante a sua produção.
O setor da construção, de grande importância em Espanha, está em constante busca de novos materiais que mudem a indústria. Graças ao avanço tecnológico, já foram criadas alternativas: desde tijolos que aproveitam os resíduos da cana-de-açúcar até um betão com urina humana.
A eles se junta um betão concebido por uma equipa de investigadores da Universidade da Pensilvânia, em Filadélfia (Estados Unidos), que irá mudar a construção, pois é impresso em 3D, captura 142% mais carbono do que os materiais tradicionais e é extremamente resistente.
O betão continua a ser hoje o material de construção mais utilizado no mundo, mas tem um problema importante: tem um grande impacto ambiental, já que cerca de 9% das emissões globais de gases de efeito estufa provêm direta ou indiretamente de sua produção.
Para tentar combater isso, uma equipa multidisciplinar de investigadores encontrou uma possível solução: um novo e engenhoso betão biofundido com microalgas fósseis que é impresso em 3D, cumpre os requisitos estruturais e captura mais dióxido de carbono (CO₂) do que o que emite na sua produção.
Um betão inspirado na arquitetura fossilizada de algas microscópicas que é leve, estruturalmente sólido e utiliza menos cimento sem comprometer os indicadores de resistência à compressão, de acordo com uma investigação publicada na revista Advanced Functional Materials.
Feito com microalgas fósseis
Este novo betão é «especialmente promissor» e a sua «receita secreta» baseia-se na terra de diatomáceas (DE), uma substância pulverulenta de origem natural obtida a partir dos restos fossilizados de diatomáceas, que são antigas microalgas com casca dura.
Quando utilizada na engenharia de materiais, esta substância é leve, tem uma grande superfície e uma porosidade favorável, pelo que é ideal para absorver dióxido de carbono. «Normalmente, se se aumenta a superfície ou a porosidade, perde-se resistência», salienta o investigador Shu Yang num comunicado.
«Mas, neste caso, foi o contrário: a estrutura tornou-se mais resistente com o tempo», continua. Ao contrário dos aditivos tradicionais, a terra de diatomáceas melhora a reologia do betão, ou seja, a forma como este flui e se comporta durante o processo de impressão.
Graças a isso, é possível fabricar estruturas complexas sem comprometer a resistência deste material, podendo criar formas geométricas inspiradas em padrões naturais, como as superfícies mínimas periódicas, que aumentam a superfície de captura de carbono em mais de 500%.
Outra vantagem deste novo betão é que, ao reduzir em até 60% a quantidade de material necessário, diminui-se o uso de cimento. Durante os testes, a equipa de investigadores verificou que o seu design conseguia «uma conversão de CO₂ 30% maior quando a geometria era ainda mais refinada».
E o surpreendente é que o fazia «mantendo uma resistência semelhante à do betão tradicional». Inicialmente, os investigadores conceberam uma «pasta cimentícia» suficientemente fluida para poder ser impressa em 3D.
Para isso, utilizaram uma mistura de cimento Portland, areia fina e fumo de sílica. Em seguida, utilizaram a impressão 3D para criar estruturas em forma de treliça inspiradas na obra da natureza na formação de ossos e conchas.
Formas que proporcionam tanto o espaço para capturar carbono como a integridade estrutural do betão tradicional. Por último, adicionaram uma camada de hidróxido de cálcio para potenciar as suas propriedades de captura de CO₂.
Escalável e imprimível
Após o estudo, os investigadores conseguiram descobrir um novo betão escalável e imprimível que cumpre a sua função estrutural ao mesmo tempo que extrai carbono da atmosfera sem necessidade de processos complexos ou custos elevados.
«Não se tratava apenas de estética ou de reduzir a massa, mas de descobrir uma nova lógica estrutural. Conseguimos reduzir o material em quase 60 % e continuar a suportar a carga, o que demonstra que é possível fazer muito mais com muito menos», afirma o coautor principal Masoud Akbarzadeh.
Atualmente, os investigadores estão a testar este betão em elementos estruturais em escala real, como pavimentos, painéis de fachadas e elementos estruturais, obtendo resultados promissores. Também estão a investigar a utilização de terra de diatomáceas com outros compostos.
Isto último servirá para verificar se as diatomáceas são capazes de oferecer mais. «Queremos levar esta ideia mais longe. E se pudéssemos eliminar completamente o cimento? Ou utilizar fluxos de resíduos como componente reativo?», indica Yang.
«No momento em que deixamos de pensar no betão como algo estático e começamos a vê-lo como algo dinâmico, como algo que reage ao seu ambiente, abriu-se diante de nós um mundo completamente novo de possibilidades», acrescenta.
O que fica claro é que a capacidade de imprimir estruturas com saliências pronunciadas, sem necessidade de cofragens, abre uma grande variedade de possibilidades no caminho para um design arquitetónico sustentável.