Nanotecnologia na construção civil

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NANOTECNOLOGIA NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
Lucas Alchaar Matos 
Aluno de Mestrado Profissional – TAS 
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri 
lucasalchaar@hotmail.com 
 
RESUMO 
A nanotecnologia engloba muitas áreas de pesquisa, dos diversos setores da 
indústria possibilitando inúmeras inovações na ciência e engenharia. Essa tecnologia 
permite desenvolver novos materiais com qualidades superiores aos existentes, a 
partir de modificações a nível atômico e molecular de um material, conferindo 
melhores características como resistência, segurança e menor custo de produção. 
Com diversas aplicações em várias áreas da indústria em geral, a nanotecnologia 
está sendo apontada como a mais recente das inovações tecnológicas que vai 
alterar radicalmente as tecnologias em muitos setores como da informática, da 
saúde, da área militar, da energia e da construção civil. Sendo assim, este trabalho 
tem como objetivo estudar os efeitos da nanotecnologia na construção civil, bem 
como suas principais aplicações em diversas subáreas deste setor. 
 
Palavras-chave: Nanotecnologia. Construção Civil. Inovações Tecnológicas. 
 
ABSTRACT 
Nanotechnology encompasses many areas of research from various industry sectors 
enabling numerous innovations in science and engineering. This technology allows 
the development of new materials with superior qualities to existing ones, from 
modifications at the atomic and molecular level of a material, giving better 
characteristics like resistance, safety and lower cost of production. With several 
applications in various areas of industry in general, nanotechnology is being singled 
out as the latest in technological innovations that will radically change technologies in 
many industries such as computing, health, military, energy and construction. Thus, 
this work aims to study the effects of nanotechnology on civil construction, as well as 
its main applications in several subareas of this sector. 
 
Key-words: Nanotechnology. Construction. Technological Innovations. 
2 
 
 
1 - INTRODUÇÃO 
Segundo Morais (2015), o termo “Nanotecnologia” foi definido pelo 
Professor Norio Taniguchi da Universidade de Ciência de Tóquio, em um artigo de 
1974 que descrevia como: "Nanotecnologia consiste principalmente em 
processamento de separação, consolidação e deformação de materiais por um 
átomo ou uma molécula”. É o campo da engenharia de baixas dimensões que divide 
em escala micrométrica e submicrométrica. 
A Nanotecnologia funciona a partir da manipulação da matéria em 
escala nanométrica tendo o objetivo de estudar novas moléculas utilizando as 
propriedades individuais das mesmas para desenvolver novos materiais (MORAIS, 
2015). De acordo com Ribold e Pimentel (2009), ela se fundamenta no 
desenvolvimento de técnicas e de ferramentas adequadas para posicionar átomos e 
moléculas em locais previamente estabelecidos, de maneira a obter estruturas e 
materiais de interesse para diversas aplicações nas áreas do conhecimento, tais 
como, Química, Física, Engenharia, Ciências Materiais, Medicina, Indústria e outras. 
De acordo com Morais (2015), o comportamento das partículas na 
escala nano é diferente do comportamento da matéria na escala que conhecemos, 
tornando-se um desafio para os cientistas, mas também possibilita uma grande 
oportunidade para o desenvolvimento de novos materiais com características antes 
impossíveis de serem atingidas. 
Para Durán (2006), a nanociência e a nanotecnologia são campos 
muito amplos e interdisciplinares que estendem o estudo dos materiais para o 
domínio de partículas e interfaces com dimensões extremamente pequenas. Uma 
vantagem da nanotecnologia é o aumento da área superficial dos materiais na 
escala nano, tornando-os mais reativos e com propriedades físico-químicas 
diferentes das propriedades das substâncias das partículas de maiores dimensões. 
A nanotecnologia se tornou em uma promessa para melhorar a 
qualidade de vida do ser humano, com grandes expectativas de que ela possa gerar 
produtos e processos mais eficientes e econômicos, com menor gasto de energia e 
menos agressividade ao meio ambiente. 
Neto (2013) diz que a construção civil é uma atividade que ajuda a 
elevar o crescimento econômico e que através da nanotecnologia, pode impulsionar 
ainda mais esse setor. Com essa nova tecnologia podem-se produzir materiais mais 
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leves e resistentes além de reduzir significativamente o consumo de matéria-prima e 
energia. 
A nanotecnologia pode proporcionar inúmeras inovações na Ciência e 
na Engenharia em razão das utilizações de nanomateriais na indústria da 
construção. Esses nanomateriais podem ser utilizados para aumentar a resistência e 
durabilidade de vários produtos na indústria da construção civil. 
 
2 - A NANOTECNOLOGIA NA SUSTENTABILIDADE DOS MATERIAIS DE 
CONSTRUÇÃO 
A indústria da construção é indispensável ao bem-estar Humano, pois 
transforma o meio ambiente em prol de suas necessidades de vivência. Essas 
transformações na natureza exercidas pelo setor da construção são diretamente 
proporcionais ao crescimento demográfico e à evolução socioeconómica da 
população. Estas implicam não só um vasto consumo de recursos e energia, como 
também uma enorme produção de resíduos, que levam à mutação muitas vezes 
nociva do meio físico e biológico (OLIVEIRA, 2012). 
De acordo com o Projeto Recriar (2010), as atividades relacionadas à 
construção civil são as maiores responsáveis pela degradação ambiental, que 
ocorrem por meio do consumo excessivo de recursos naturais, pela demanda por 
matéria prima industrializada e pela geração de resíduos. Ainda de acordo com o 
autor, setor é atualmente um dos maiores causadores de impactos ambientais, 
consumindo cerca de 75% dos recursos naturais extraídos, gerando 80 milhões de 
toneladas de resíduos por ano e, contribuindo de forma significativa para a emissão 
de CO2 na camada de ozônio, devido à queima de combustíveis fósseis em sua 
cadeia produtiva. 
Segundo Oliveira (2012), a partir de 1994 a construção sustentável 
suscitou um enorme interesse acadêmico, potenciado pela capacidade poluidora e 
consumidora da indústria da construção, levando ao surgimento de novas 
tecnologias e adaptações à sustentabilidade que são um pouco diferentes e 
subjetivas em cada região. 
Para que haja uma boa interação dos princípios da construção 
sustentável com uma prática construtiva eficiente, são necessários que haja 
métodos construtivos que determinam os melhores materiais a ser utilizados e 
formas de reutilização ou redução dos resíduos gerados. É aí que entra a 
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nanotecnologia. De acordo com Neto (2013), através dela é possível construir casas 
populares sustentáveis, uma vez que tal tecnologia é capaz de reduzir os custos de 
forma significativa. O uso de nanomateriais aumenta a eficiência e a seletividade de 
processos industriais resultando num aproveitamento mais eficiente de matérias-
primas, com consumo menor de energia e produção de quantidades menores de 
resíduos. 
A utilização da nanotecnologia nos processos construtivos possibilita 
obter materiais com melhores propriedades e maior qualidade quanto pela 
incorporação de novos materiais com características totalmente inovadoras e ao 
mesmo tempo, menores consumo de energia e matéria prima, contribuindo para o 
desenvolvimento sustentável. 
Segundo Elvin (2007, apud Oliveira, 2012), uma empresa de grande 
porte pode economizar US$ 2,6 milhões em custos energéticos e reduzir as 
emissões em quase 16 mil toneladas de emissões de dióxido de carbono (CO2) por 
ano, graças a uma única inovação nanotecnológica. “No entanto, a nanotecnologia e 
o setor de construção civil precisam se familiarizar melhor para que os benefícios 
esperados sejam alcançados", alertou. 
Embora a nanotecnologia tenha um conteúdo muito importante para a 
indústria construtiva, para Oliveira (2012) ela deve evoluir nosentido de se tornar 
também uma ciência mais sustentável, de modo a que os seus potenciais perigos 
possam ser previstos com antecedência, evitados ou solucionados rapidamente no 
caso de alguma problemática surgir. 
 
3 - NANOTECNOLOGIA APLICADA AO CONCRETO 
O concreto de cimento Portland é o material mais usado no setor da 
construção civil mundial, no qual é basicamente constituído de cimento Portland com 
agregado miúdo, agregado graúdo e água. 
O concreto à base de cimento Portland contribui para a 
insustentabilidade da indústria construtiva, isso porque grandes quantidades de 
recursos naturais e energia são consumidas em sua produção, além de emitirem 
dióxido de carbono para a atmosfera proveniente do processo de fabricação do 
cimento. 
De acordo com Pacheco-Torgal et al. (2005, apud Oliveira, 2012) o 
dióxido de carbono resultante da produção de cimento é igual à massa de cimento 
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fabricado, e é originado, principalmente, devido à necessidade de altas temperaturas 
(cerca de 1450 º C) e à descarbonatação do calcário no processo de clinquerização. 
Scrivener (2009, apud Oliveira, 2012) afirma que o cimento só é o maior poluidor da 
indústria construtiva devido à sua vasta utilização. 
O concreto de cimento Portland é relativamente permeável e vulnerável 
a ataques químicos, podendo comprometer a integridade e durabilidade dos 
elementos construtivos e das armaduras inerentes. Contudo, a adição da 
nanotecnologia no concreto é muito importante não somente para inibir os ataques 
químicos através da sua impermeabilização, como também para a obtenção de 
melhores propriedades mecânicas como a durabilidade. Mora (2007, apud Oliveira, 
2012) referiu que o aumento da durabilidade do concreto de 50 para 500 anos 
significa uma redução de 1000% do seu impacto ambiental. 
Gleize (2007) diz que a utilização da nanotecnologia possibilita uma 
melhoria da coesão e domínio da fluência. No entanto, quase todos os avanços nas 
propriedades mecânicas dos materiais cimentícios conseguidos nas ultimas décadas 
foram realizados através da redução da porosidade capilar e pela otimização dos 
empacotamentos granulares. 
De acordo com Morsy et al. (2011, apud Oliveira, 2012), o concreto de 
cimento nanotecnológico possuem três grandes vantagens para a sua ecoeficiência, 
que são as seguintes: 
- O elevado desempenho para aplicações específicas, através do 
aumento das resistências mecânicas, durabilidade, ductilidade e impermeabilidade; 
- Redução da quantidade de cimento utilizado, devido aos concretos 
com nano adições necessitarem de menos volume para atingir as mesmas ou 
melhores resistências mecânicas que os concretos correntes, reduzindo os custos e 
o impacto ambiental; 
- Atingem elevadas resistências mecânicas em pouco tempo através da 
adição de nanopartículas, que se traduz em ganhos consideráveis nos períodos de 
construção. 
De acordo com Rodrigues (2017) a nanotecnologia poderia ajudar 
inclusive a diminuir as emissões de CO2 (dióxido de carbono) produzidas pela 
indústria de cimento, uma vez que a produção de cimento está atualmente próxima 
de 1,6 bilhões de toneladas por ano, e é através da calcinação da pedra calcária que 
6 
 
se produz o óxido de cálcio e dióxido de carbono numa proporção de 0,97 toneladas 
de CO2 para cada tonelada de clínquer produzido. 
O uso da nanotecnologia em concreto de cimento Portland é de grande 
importância para a indústria da construção civil pelas potencialidades muito fortes 
para maximizar a eficiência e a sustentabilidade das obras. 
 
4 - NANOTUBOS DE CARBONO E SUAS APLICAÇÕES 
Os nanotubos de carbono são estruturas cristalinas formadas por 
átomos de carbono que possuem extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas 
e térmicas. Segundo Mello (2009), tem forma de cilindros e podem apresentar em 
uma única camada ou em várias camadas sobrepostas. 
Considerado como uma das maiores descobertas da Nanotecnologia, o 
nanotubo de carbono é visto, atualmente, como o material de maior resistência 
mecânica conhecido, principalmente pela sua resistência à deformação e à quebra 
(BELISÁRIO, 2002). 
O carbono pode formar estruturas fechadas contendo dezenas de 
átomos, como é o caso dos fulerenos e nanotubos de carbono (NTC). O elemento 
carbono pode ainda se ligar a outros elementos, levando à formação de uma 
infinidade de compostos. Este comportamento se deve às diferentes hibridizações 
que o carbono pode assumir (FERREIRA, 2005) 
De acordo com Paulo, Caetano e Geraldo (2015), os nanotubos de 
carbono apresentam-se como um material propício, conhecido por suas excelentes 
propriedades mecânicas e maior condutividade elétrica. No entanto, diversas 
pesquisas estão sendo realizadas a fim de determinar as melhorias que 
provavelmente esse material trará à construção civil. 
Para Rodrigues (2017) os grandes desafios do NTC é a dificuldade em 
se obter fibras longas, pois até o presente momento não se conseguiu produzir, de 
maneira confiável, nanotubos de carbono com mais do que poucos milímetros de 
comprimento. Além disso, há necessidade de se descobrir como produzir esse 
material em larga escala, para uso industrial e a um custo acessível. 
Ainda de acordo com o autor, hoje quem consome nanotubos são os 
laboratórios acadêmicos ou industriais interessados em nanociência e 
nanotecnologia. Os pesquisadores brasileiros optaram por produzir eles próprios as 
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amostras de nanotubos que utilizam em seus experimentos, isso porque é mais 
barato sintetizá-los do que comprá-los prontos. 
Segundo Ferreira (2005), os métodos de preparação mais utilizados na 
obtenção de NTC são: descarga por arco, ablação por laser e deposição química de 
vapor (CVD). 
Nos métodos de descarga por arco e ablação por laser são baseados 
na condensação de átomos de carbono, produzidos através da evaporação do 
carbono a partir de um precursor sólido, que geralmente é o grafite de alta pureza. 
Essa temperatura que envolve tais processos aproxima-se de 3000 a 4000°C (fusão 
do grafite). 
Já no método de deposição química de vapor, gases como o metano e 
o etileno (compostos por átomos de hidrogênio e de carbono) é a matéria-prima do 
processo. O gás é introduzido em um forno junto com o catalisador metálico (ferro, 
níquel ou cobalto). Ambos são aquecidos até aproximadamente 900°C, para que se 
decomponham. Os átomos de carbono provenientes do gás grudam nas 
nanopartículas do metal dissolvido e segundo Feitosa (2009) a variação desse 
parâmetro permite selecionar o crescimento de nanotubos de paredes múltiplas ou 
nanotubos de parede simples. 
Couto (2006) expõe os dois tipos de nanotubos existentes: os de 
parede simples, que são formados pelo enrolamento de uma única camada de 
grafeno e os de paredes múltiplas, que são formados pelo enrolamento de diversas 
camadas concêntricas de grafeno. 
De acordo com Rodrigues (2017), devido à extraordinária resistência à 
tensão dos nanotubos, estes poderão ser utilizados na construção civil, substituindo 
cabos de aço ou inseridos na composição do concreto, uma vez que pesquisas 
recentes indicam que a resistência à quebra de um NTC é quase duzentas vezes 
maior do que a de um cabo de aço e quase cem vezes maior do que um bloco de 
concreto convencional. 
O autor Martins (2006) afirma ainda que as nanopartículas como as 
cinzas finas aceleram a hidratação e o endurecimento da mistura obstruindo os 
poros. Nesse caso, os nanotubos de carbono agiriam tampando os poros do 
concreto impedindo a penetração dos sais e outros compostos que levariam sua 
deterioração, além de proporcionar uma maior resistência. 
8 
 
Os nanotubos de carbono também podem ser aplicados em 
argamassas conferindo melhores resistências à compressão e à flexão. Como 
mostra Li et al. (2005, apud Oliveira, 2012) em seu estudo, ao compararem 
argamassas com fibras de carbono não tratadas com argamassas com 0,5% de 
nanotubos tratados(diâmetro externo de 10 a 30 nm), verificaram que a resistência 
à compressão aumentou em torno de 19%, enquanto a resistência à flexão 
aumentou cerca de 25% para as amostras com NTC tratados. 
O preço é um fator que delimita, em parte, as aplicações dos 
nanotubos de carbono no mercado. Seu valor é muito alto, o que dificulta a 
incorporação dos NTC, em grande escala, nos materiais de construção civil. Para 
Makar et al., (2005, apud Oliveira, 2012) as maiores aplicações de materiais 
contendo nanotubos de carbono são, portanto, em projetos de alto valor, como 
pontes e outras estruturas em que a resistência é o fator chave. 
 
5 - TINTAS E REVESTIMENTOS COM NANOTECNOLOGIAS 
O dióxido de titânio TiO2 em nanopartículas pode ser usado como 
revestimentos em tintas e películas, resultando em melhor desempenho, maior 
durabilidade e funcionalidades adicionais a esses materiais. 
De acordo com Morais (2012) vários produtos estão sendo 
desenvolvidos com nanotecnologia para a indústria da construção civil e controle do 
meio ambiente, dentre os quais podemos destacar: 
- tintas mais duráveis e anti-pichação para edifícios e estruturas; 
- revestimentos de proteção ou anti-corrosão; 
- revestimentos auto-limpantes; revestimentos de controle térmico; 
revestimentos para economia de energia; 
- revestimentos anti-reflexo para aplicação em janelas e fachadas; 
- tintas e revestimentos de fácil impeza e antibactericidas para uso 
indoor em ambientes de trabalho. 
Em suas propriedades auto-limpantes, o TiO2 em nanopartículas tem 
sua utilização na purificação do ar, da água e em superfícies. Com isso, o material 
vai quebrar e desintegrar a sujeira orgânica através de uma poderosa reação 
catalítica. Por ser hidrofílico, a água irá se espalhar uniformemente sobre a 
superfície e lave a sujeira quebrada. 
9 
 
Esses revestimentos especiais desenvolvidos com a nanotecnologia, 
também podem fazer com que as superfícies onde são aplicados, sejam ao mesmo 
tempo, auto-limpantes (hidrofóbicas) e antipoluentes (aleofóbicas) (MORAIS, 2012). 
.Plácido (2003, apud Morais, 2012) diz que os revestimentos 
nanotecnológicos também podem ser usados para refletir e transmitir luz, 
seletivamente, em diferentes bandas de frequência. Tem suas aplicações em 
revestimentos de janelas, atuando como refletores de calor radiante, bem como em 
muitas formas de economia de energia. 
Além disso, vários benefícios ambientais são esperados do tratamento 
de superfícies à base de nanotecnologia, como a minimização ou substituição de 
solventes e compostos tóxicos. As superfícies auto-limpantes também podem 
minimizar a necessidade de limpeza, reduzir o consumo de energia e prolongar a 
vida útil dos objetos revestidos. 
 
6 - CONCLUSÃO 
A nanotecnologia é uma grande inovação tecnológica para o futuro, 
não só para a indústria da construção civil, mas também para as áreas medicinal, 
tecnológica, industrial, etc., onde possibilita o desenvolvimento de novos produtos 
com propriedades e características distintas e muitas vezes superiores aos materiais 
usuais. 
Já existem várias aplicações da nanotecnologia no setor da construção 
civil, como nos concretos, cimentos, revestimentos e tintas, porém, os materiais 
tecnológicos são difíceis de produzirem em grandes quantidades, tornando-os muito 
caros. Sendo assim, o preço se torna em um fator limitante para sua aplicação. 
A nanotecnologia proporciona inúmeras vantagens para as diversas 
áreas de aplicação, porém, pouco se discute sobre seus possíveis impactos para a 
sociedade, meio ambiente, economia e saúde. Neste contexto é importante que se 
tomem medidas de precaução no âmbito dos perigos relacionados com a exposição 
dos produtos da nanotecnologia. 
 
7 - REFERÊNCIAS 
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