Produto à base de carvão pode substituir areia em concreto

Prévia do material em texto

1/2
Produto à base de carvão pode substituir areia em concreto
Universidade do Arroz
A dependência mundial do concreto, o segundo material mais consumido após a água, está levando a
uma crise ambiental e de recursos, com as taxas de mineração de areia superando o reabastecimento
natural.
Um estudo realizado por pesquisadores da Rice University descobriu que o grafeno derivado do coque
metalúrgico, um produto à base de carvão, poderia servir não apenas como um aditivo de reforço no
cimento, mas também como um substituto para a areia no concreto.
“Isso pode ter um grande impacto em uma das maiores indústrias do mundo”, disse James Tour, T. T. e
W. O F. Professor Chao e professor de química, ciência dos materiais e nanoengenharia. “Comparamos
o concreto feito usando o substituto do agregado de grafeno com concreto feito usando agregados de
areia adequados, e descobrimos que nosso concreto é 25% mais leve, mas igualmente resistente”.
O concreto, uma mistura de agregados como areia e cascalho colados com cimento e água, é essencial
para o desenvolvimento urbano. Com 68% da população mundial prevista para viver em áreas urbanas
até 2050, a demanda por petróleo e, portanto, a mineração de areia deverá crescer significativamente.
Isso triplicou nas últimas duas décadas, atingindo cerca de 50 bilhões de toneladas por ano. No entanto,
isso tem um custo ambiental significativo.
A produção de cimento, um componente-chave do concreto, é responsável por 8% das emissões
mundiais de dióxido de carbono. Além disso, a mineração de areia, em grande parte não regulamentada,
representa graves ameaças aos ecossistemas fluviais e costeiros. De acordo com um relatório das
https://scienceblog.com/author/rice/
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj9593?adobe_mc=MCMID%3D32813342622649917981139280290228959912%7CMCORGID%3D242B6472541199F70A4C98A6%2540AdobeOrg%7CTS%3D1706539706
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj9593?adobe_mc=MCMID%3D32813342622649917981139280290228959912%7CMCORGID%3D242B6472541199F70A4C98A6%2540AdobeOrg%7CTS%3D1706539706
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c15156
https://profiles.rice.edu/faculty/james-tour
https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html
https://www.weforum.org/agenda/2023/09/global-sand-mining-demand-impacting-environment/
https://www.cnn.com/2023/06/16/world/concrete-carbon-emissions-researchers-working-to-make-it-greener-climate-scn-spc/index.html
2/2
Nações Unidas de 2022, essa escalada demanda por areia, juntamente com o crescimento populacional
e a expansão urbana, pode em breve desencadear uma “crise de areia”.
Aplicando sua técnica de aquecimento Joule ao coque metalúrgico, o laboratório Tour criou um tipo de
grafeno que poderia servir como um substituto para a areia no concreto.
“Experimentos iniciais em que o coque metalúrgico foi convertido em grafeno resultaram em um material
que parecia semelhante em tamanho à areia”, disse Paul Advincula, um ex-aluno de doutorado da Rice
que é o principal autor do estudo. “Decidimos explorar o uso de grafeno derivado de coque metalúrgico
como um substituto total para a areia em concreto, e nossas descobertas mostram que funcionaria muito
bem”.
Testes comparando concreto convencional com concreto feito de agregados de grafeno mostram
resultados promissores. O concreto à base de grafeno não só corresponde às propriedades mecânicas
do concreto padrão, mas também oferece uma maior relação resistência-peso.
O laboratório Tour usou o aquecimento Flash Joule para uma variedade de aplicações, incluindo síntese
de nanomateriais híbridos de carbono, reciclagem de peças de baterias e remoção de metais pesados
de cinzas volantes de carvão.
“Esta técnica produz grafeno mais rápido e em uma escala maior do que os métodos anteriores”, disse
Advincula.
Com o potencial de reduzir a dependência de areia natural e reduzir as emissões de carbono da
indústria de concreto, essa nova tecnologia pode levar a práticas de desenvolvimento urbano mais
sustentáveis.
“Leve algum tempo para o preço do grafeno ficar baixo o suficiente para tornar isso viável”, disse Tour.
“Mas isso só mostra que há alternativas que podemos seguir.”
Satish Nagarajaiah, professor de engenharia civil e ambiental e de engenharia mecânica que é um autor
correspondente no estudo, enfatizou que “30% do concreto é composto de areia – uma parte
significativa”.
“O fato de estarmos à beira de uma ‘crise de areia’ nos motiva a procurar alternativas, e o coque
metalúrgico, que custa aproximadamente o mesmo que a areia em cerca de 10% do custo do concreto,
poderia ajudar não apenas a fazer concreto de melhor qualidade, mas também se traduzir em
economias significativas”, disse Nagarajaiah.
A pesquisa foi apoiada pelos Estados Unidos. Corpo de Engenheiros do Exército, Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento de Engenheiros (W912HZ-21-2-0050), o Escritório de Pesquisa Científica da Força
Aérea (FA9550-22-1-0526) e a Fundação Nacional de Ciência.
https://www.reuters.com/business/environment/sand-crisis-looms-world-population-surges-un-warns-2022-04-26/#:~:text=warns,-By%20Emma%20Farge&text=GENEVA%2C%20April%2026%20(Reuters),amid%20population%20growth%20and%20urbanisation.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-1938-0
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209621
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209621
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207303
https://www.nature.com/articles/s44172-023-00062-7
https://profiles.rice.edu/faculty/satish-nagarajaiah
https://theweek.com/news/science-health/960931/why-is-the-world-running-out-of-sand