Pesquisadores desenvolvem Eco

Por Washington State University 22 de abril de 2023

Pesquisadores da Washington State University desenvolveram uma fórmula de concreto com carbono negativo, infundindo cimento com biochar, reduzindo as emissões de carbono da indústria. Este betão amigo do ambiente atinge uma resistência comparável à do cimento normal, ao mesmo tempo que absorve até 23% do seu peso em CO2 do ar.

Pesquisadores da Washington State University desenvolveram uma fórmula de concreto ecologicamente correta e com carbono negativo que é quase tão forte quanto o concreto tradicional.

Num trabalho de prova de conceito, os investigadores da Washington State University infundiram cimento padrão com biochar, um tipo de carvão produzido a partir de resíduos orgânicos, que anteriormente tinha sido fortificado com águas residuais de betão. O biochar foi capaz de absorver até 23% do seu peso em dióxido de carbono da atmosfera, mas ainda manteve uma resistência comparável à do cimento normal.

A investigação poderia reduzir significativamente as emissões de carbono da indústria do betão, que é uma das mais intensivas em energia e carbono de todas as indústrias transformadoras. O trabalho, liderado pelo estudante de doutorado Zhipeng Li, foi publicado em 10 de abril na revista Materials Letters.

“Estamos muito entusiasmados com o fato de que isso contribuirá para a missão de um ambiente construído com zero carbono”, disse Xianming Shi, professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da WSU e autor correspondente do artigo.

Aluno de pós-graduação Zhipeng Li e professor Xianming Shi. Crédito: Washington State University

Mais de 4 bilhões de toneladas de concreto são produzidas todos os anos em todo o mundo. A produção de cimento comum requer altas temperaturas e combustão de combustíveis. O calcário utilizado na sua produção também sofre decomposição que produz dióxido de carbono, de modo que a produção de cimento é considerada responsável por cerca de 8% do total de emissões de carbono pelas atividades humanas em todo o mundo.

Os investigadores tentaram adicionar biochar como substituto do cimento para torná-lo mais amigo do ambiente e reduzir a sua pegada de carbono, mas adicionar até 3% de biochar reduziu drasticamente a resistência do betão. Depois de tratar o biochar nas águas residuais de lavagem de concreto, os pesquisadores da WSU conseguiram adicionar até 30% de biochar à sua mistura de cimento. A pasta feita de cimento modificado com biocarvão foi capaz de atingir uma resistência à compressão após 28 dias comparável à do cimento comum de cerca de 4.000 libras por polegada quadrada.

“Estamos empenhados em encontrar novas formas de desviar os fluxos de resíduos para usos benéficos no concreto; uma vez identificados esses fluxos de resíduos, o próximo passo é ver como podemos usar a varinha mágica da química e transformá-los num recurso”, disse Shi. “O truque está realmente na engenharia interfacial – como você projeta as interfaces no concreto.”

A água de lavagem do concreto cáustico é um resíduo às vezes problemático da produção de concreto. As águas residuais são muito alcalinas, mas também servem como uma valiosa fonte de cálcio, disse Shi. Os pesquisadores usaram o cálcio para induzir a formação de calcita, o que beneficia o biochar e, eventualmente, o concreto que incorpora o biochar.

“A maioria dos outros pesquisadores só conseguiu adicionar até 3% de biocarvão para substituir o cimento, mas estamos demonstrando o uso de dosagens muito mais altas de biocarvão porque descobrimos como projetar a superfície do biocarvão”, disse ele.

A sinergia entre as águas residuais altamente alcalinas que contêm muito cálcio e o biocarvão altamente poroso fez com que o carbonato de cálcio precipitasse sobre ou dentro do biocarvão, fortalecendo-o e permitindo a captura de dióxido de carbono do ar. Espera-se que um betão feito deste material continue a sequestrar dióxido de carbono durante toda a vida útil do betão, normalmente 30 anos num pavimento ou 75 anos numa ponte.

Para comercializar esta tecnologia, os investigadores têm trabalhado com o Gabinete de Comercialização para proteger a propriedade intelectual e depositaram um pedido de patente provisória sobre o seu trabalho em concreto com carbono negativo. Recentemente, eles receberam uma doação inicial da Washington Research Foundation para produzir mais dados para uma variedade de casos de uso. Eles também estão procurando ativamente parceiros industriais do setor de construção para aumentar a produção para demonstrações de campo e licenciar esta tecnologia WSU.