Engenheiros reaproveitam resíduos de escavação para produzir concreto mais verde e mais resistente

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O concreto é o material feito pelo homem mais consumido na Terra.

A cada ano, calcula-se que cerca de três toneladas de concreto são usadas por pessoa no mundo.

Embora o impacto ambiental de materiais feitos pelo homem como o plástico tenha sido amplamente divulgado por décadas, os efeitos dramáticos do concreto no meio ambiente têm sido muito menos comentados.

O concreto é feito de água, cimento e um material de enchimento, como areia.

A indústria de cimento sozinha é responsável por cerca de 8% das emissões mundiais de dióxido de carbono, e a produção de concreto consome 10% da água industrial do mundo. Além disso, a quantidade de cimento produzida a cada dois anos é superior à quantidade de plástico produzida nos últimos 60 anos.

Essas considerações levaram o engenheiro e professor associado Pang Sze Dai e sua equipe, do Centro de Materiais e Estruturas Avançadas do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Nacional de Singapura (NUS), a concentrar seus esforços no desenvolvimento de concretos mais verdes e sustentáveis, com o objetivo de reduzir este imenso impacto.

Trocando areia por argila comum

Singapura está passando por um desenvolvimento urbano em ritmo acelerado. Inevitavelmente, isso requer grandes quantidades de concreto, o que por sua vez, cria uma enorme demanda por água e areia – recursos que faltam na cidade-estado.

Países como a China e a Índia, que também estão a todo o vapor e passando por um boom de construções, já estão tendo problemas no abastecimento de areia.

Mas agora, o professor Pang e sua equipe encontraram uma solução engenhosa para este problema urgente.

Em seu estudo recente, publicado na Construction and Building Materials no fim de 2020, a equipe de engenheiros mostrou que poderia reduzir drasticamente a quantidade de areia necessária na mistura de concreto usando um material de argila comum que pode ser facilmente obtido como resíduo de obras de escavação.

Processo de produção

Os pesquisadores primeiro obtiveram resíduos de argila escavados em canteiros de obras em Singapura.

A argila residual foi aquecida a 700°C para “ativar” a argila de modo a aumentar a capacidade de ligação no concreto.

No estudo, a argila ativada foi usada para substituir até metade do pó de areia fina normalmente usado no concreto. Os pesquisadores foram então capazes de produzir concreto de ultra-alto desempenho – um tipo de concreto incrivelmente forte que pode reduzir o tamanho dos elementos estruturais e, potencialmente, reduzir a quantidade de concreto usado.

Engenheiros mostram a argila nas etapas até a produção do concreto: resíduo de argila -> agregados do resíduo -> resíduo processado -> concreto final. Fonte:  Universidade Nacional de Singapura (NUS)/Divulgação.

Reciclagem de resíduos de argila

Substituir o pó de areia fina é triplamente vantajoso porque este material é caro, tem uma grande pegada de carbono e é cancerígeno com exposição prolongada, pois contém sílica. Além disso, a equipe da NUS também descobriu que a substituição de parte do enchimento de areia por argila residual ativada não teve um efeito negativo na resistência do concreto.

Obras de construção de túneis e fundações, comuns em Singapura, geram uma grande quantidade de resíduos de escavação. O descarte dessa argila residual é problemático, pois a escassa área de Singapura limita o espaço disponível para aterro.

“Nossa descoberta não só reduz o consumo de recursos valiosos, mas também promove uma economia circular com a utilização de resíduos de argila. Isso abre um caminho para transformar esses resíduos em um recurso potencial”, explicou o professor Pang.

Esta é a primeira vez que a argila residual de baixa qualidade é usada como enchimento de concreto.

“Globalmente, a argila de baixo teor é abundante. Sua utilização multifacetada em concreto como enchimento pode não apenas ajudar a reduzir a pegada de carbono do concreto, mas também reduzir o custo de produção de concreto”, salienta o professor.

Fontes:

NUS Engineers Repurpose Excavation Waste to Produce Greener, Stronger Concrete. Newswise.com.

Anjaneya Dixit, Hongjian Du, Sze Dai Pang. Marine clay in ultra-high performance concrete for filler substitution, Construction and Building Materials, 2020.

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