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Uma fórmula viável para um concreto com carbono negativo e ecologicamente correto, quase tão forte quanto o concreto comum, foi desenvolvida na Washington State University.
Em um trabalho de prova de conceito, os pesquisadores infundiram cimento comum com biochar ecologicamente correto, um tipo de carvão feito a partir de resíduos orgânicos, previamente reforçado com água residual de concreto. O biochar foi capaz de sugar até 23% de seu peso em dióxido de carbono do ar enquanto ainda alcançava uma resistência comparável ao cimento comum.
A pesquisa pode reduzir significativamente as emissões de carbono da indústria de concreto, que é uma das mais intensivas em energia e carbono de todas as indústrias manufatureiras. O trabalho, liderado pelo doutorando Zhipeng Li, é relatado na revista,Cartas de materiais.
“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.
Mais de 4 bilhões de toneladas de concreto são produzidas todos os anos em todo o mundo. Fazer cimento comum requer alta temperatura e combustão de combustíveis. O calcário utilizado na sua produção também sofre decomposição que produz dióxido de carbono, pelo que se pensa que a produção de cimento seja responsável por cerca de 8% das emissões totais de carbono pelas atividades humanas a nível mundial.
Os pesquisadores tentaram adicionar biochar como um substituto no cimento para torná-lo mais ecológico e reduzir sua pegada de carbono, mas adicionar até 3% de biochar reduziu drasticamente a resistência do concreto. Depois de tratar o biocarvão nas águas residuais de lavagem do concreto, os pesquisadores da WSU conseguiram adicionar até 30% de biocarvão à sua mistura de cimento. A pasta feita de cimento modificado com biochar 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 maneiras de desviar os fluxos de resíduos para usos benéficos no concreto; uma vez que identificamos esses fluxos de resíduos, o próximo passo é ver como podemos usar a varinha mágica da química e transformá-los em um 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, às vezes, um resíduo problemático da produção de concreto. A água residual é muito alcalina, mas também serve como uma valiosa fonte de cálcio, disse Shi. Os pesquisadores usaram o cálcio para induzir a formação de calcita, que beneficia o biochar e, eventualmente, o concreto que incorpora o biochar.
“A maioria dos outros pesquisadores só conseguiu adicionar até 3% de biochar para substituir o cimento, mas estamos demonstrando o uso de dosagens muito mais altas de biochar porque descobrimos como projetar a superfície do biochar”, 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 o biocarvão, fortalecendo-o e permitindo a captura de dióxido de carbono do ar. Espera-se que um concreto feito desse material continue sequestrando dióxido de carbono durante toda a vida útil do concreto, normalmente 30 anos em pavimentos ou 75 anos em pontes.
A fim de comercializar esta tecnologia, os pesquisadores têm trabalhado com o Escritório de Comercialização para proteger a propriedade intelectual e entraram com um pedido provisório de patente em seu trabalho de 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 buscando ativamente parceiros do setor de construção para aumentar a produção para demonstrações de campo e licenciar esta tecnologia WSU.
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