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Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) criaram tijolos de vidro imprimíveis em 3D que podem suportar as mesmas pressões que blocos de concreto.
Construídos usando vidro reciclado, os novos tijolos têm o formato de oitos, permitindo que sejam usados em esforços de construção modular semelhantes aos Legos. Os tijolos de vidro também podem ser reutilizados continuamente, mesmo depois que um edifício foi desmontado ou demolido, oferecendo um nível de sustentabilidade e versatilidade antes indisponível que a indústria da construção chama de “construção circular”.
“O vidro é um material altamente reciclável”, explicado Kaitlyn Becker, professora assistente de engenharia mecânica no MIT e coautora do artigo que descreve o trabalho da equipe. “Estamos pegando vidro e transformando-o em alvenaria que, no final da vida útil de uma estrutura, pode ser desmontada e remontada em uma nova estrutura ou pode ser presa de volta na impressora e transformada em um formato completamente diferente. Tudo isso se baseia em nossa ideia de um material de construção sustentável e circular.”
Por que os tijolos de vidro para construção são contraintuitivos
Todos os projetos de construção geram emissões de gases de efeito estufa, desde a criação e coleta dos materiais de construção e a construção em si até a eventual demolição do local. Chamada de “carbono incorporado”, essa dívida ambiental inerente torna a indústria da construção uma grande poluidora e um alvo principal para práticas de sustentabilidade aprimoradas.
Para procurar métodos para reduzir drasticamente o carbono incorporado na construção, os pesquisadores do MIT se voltaram para um material altamente reciclável e reutilizável: vidro. Claro, eles admitem que usar vidro como material de construção é contraintuitivo, já que as pessoas imediatamente pensam na fragilidade da maioria dos objetos de vidro.
“O vidro como material estrutural meio que destrói um pouco o cérebro das pessoas”, diz Michael Stern, ex-aluno de pós-graduação do MIT e pesquisador do Media Lab e do Lincoln Laboratory do MIT.
De acordo com Stern, fundador e diretor da Evenline, spinoff do MIT, que forneceu a tecnologia de impressão 3D usada para fazer os tijolos de vidro da equipe, o trabalho deles teve como objetivo expandir a percepção das pessoas sobre esse material barato e amplamente disponível.
“Estamos mostrando que esta é uma oportunidade de ultrapassar os limites do que já foi feito na arquitetura”, explicou.
O formato de oito oferece versatilidade
De acordo com o press release anunciando os novos tijolos de vidro, Stern e Becker ficaram fascinados com o potencial do uso de vidro na construção quando eram estudantes de graduação trabalhando no Glass Lab da universidade. A dupla diz que até aprenderam a arte de soprar vidro.
“Achei o material fascinante”, disse Stern. “Comecei a pensar em como a impressão em vidro pode encontrar seu lugar e fazer coisas interessantes, sendo a construção uma rota possível.”
Assim como Stern, Becker diz que também era fascinada por vidro e começou a pensar sobre como o material poderia oferecer benefícios únicos à construção. Isso incluía a potencial capacidade de impressão 3D, reciclabilidade e facilidade de uso do material.
“Fico animado com a expansão dos espaços de design e fabricação para materiais desafiadores com características interessantes, como vidro e suas propriedades ópticas e reciclabilidade”, explicou Becker. “Desde que não esteja contaminado, você pode reciclar vidro quase infinitamente.”
Para testar sua ideia de criar um tijolo de vidro totalmente imprimível e reciclável que também fosse moldado para máxima versatilidade de construção, a equipe entrou em contato com a startup Evenline do MIT. O modelo mais recente desse grupo, a Glass 3D Printer 3 (G3DP3), combina com um forno de vidro, que pode derreter vidro triturado em uma forma imprimível derretida. O resultado é uma máquina que pode transformar vidro bruto em tijolos de vidro impressos em 3D construídos camada por camada em quase qualquer formato desejado. Neste caso, a equipe diz que selecionou um formato de oito devido à sua variabilidade modular e capacidade de intertravamento fácil como LEGOS.
“Com o formato de oito, podemos restringir os tijolos e, ao mesmo tempo, montá-los em paredes com alguma curvatura”, explicou o principal autor do estudo, Daniel Massimino, também do MIT.
Tijolos de vidro suportam pressão semelhante à dos blocos de concreto
Para criar sua primeira geração de tijolos de vidro imprimíveis em 3D, os pesquisadores começaram com vidro de cal-soda, um material tipicamente usado em estúdios de sopro de vidro. Cada tijolo foi impresso com um par de pinos cilíndricos no topo, assim como aqueles encontrados em tijolos LEGO. Esse recurso permite que os tijolos sejam montados em uma ampla variedade de configurações, muito parecido com o versátil brinquedo infantil.
Durante o processo de impressão, a equipe adicionou um material de proteção entre as camadas impressas de vidro, projetado para ajudar a evitar arranhões ou rachaduras. Esse material pode ser removido durante a demolição de um edifício, deixando o vidro bruto para ser derretido novamente e transformado em novos tijolos ou outros materiais.
Após imprimir seu primeiro lote, a equipe testou a resistência de seus novos tijolos de vidro colocando-os em uma prensa hidráulica industrial e apertando-os até que se quebrassem. De acordo com o estudo, os tijolos mais fortes, que incluíam um “recurso de intertravamento” separado preso à parte inferior que não era feito de vidro, podiam suportar pressões semelhantes às dos blocos de concreto comumente usados na construção. A equipe diz que esse sucesso mostrou que seu novo tijolo é uma opção viável para projetos de construção sustentáveis.
“Esses resultados sugerem que a maior parte de um tijolo de alvenaria pode ser feita de vidro impresso”, explica o comunicado à imprensa, “com um recurso de intertravamento que pode ser impresso, fundido ou fabricado separadamente de um material diferente”.
Além disso, embora a equipe diga que não desistiu de criar o mesmo recurso de intertravamento a partir de vidro, eles não consideram ter que fazê-lo de outra coisa como um “dificuldade”.
“O vidro é um material complicado de se trabalhar”, disse Becker. “Os elementos interligados, feitos de um material diferente, mostraram-se mais promissores neste estágio.”
Parede demonstra a versatilidade dos tijolos de vidro
Para demonstrar a viabilidade de sua invenção impressa em 3D, os pesquisadores imprimiram tijolos suficientes com estruturas interligadas para construir uma parede curva “demo” feita somente de tijolos de vidro interligados. A parede foi montada no Killian Court do MIT.
Em seguida, a equipe diz que está se preparando para construir estruturas maiores, mais complexas e autossustentáveis de tijolos de vidro, com base nas lições que já aprendeu com a construção e montagem de seu muro de demonstração.
“Temos mais entendimento sobre quais são os limites do material e como escalar”, disse Stern. “Estamos pensando em pedras de passagem para edifícios e queremos começar com algo como um pavilhão — uma estrutura temporária com a qual os humanos podem interagir e que você pode então reconfigurar em um segundo design. E você pode imaginar que esses blocos podem passar por muitas vidas.”
O Estudo “Fabricação aditiva de unidades de alvenaria de vidro interligadas” era publicado em Estruturas de Vidro e Engenharia.
Christopher Plain é um romancista de ficção científica e fantasia e redator-chefe de ciência no The Debrief. Siga e conecte-se com ele em X, aprenda sobre seus livros em plainfiction.comou envie um e-mail diretamente para ele em cristóvão@thedebrief.org.
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