Novo betão ecológico pode revolucionar a construção.

Investigadores demonstraram que um novo ligante para betão consegue transformar dióxido de carbono capturado em minerais estáveis, sem perder a resistência necessária para aplicações estruturais.

Este resultado reposiciona o betão: de uma das grandes fontes de emissões passa a poder tornar-se um material capaz de aprisionar carbono de forma permanente no ambiente construído.

Betão à escala real em Karlsruhe

Em Karlsruhe, uma cidade no sudoeste da Alemanha, perto da fronteira francesa, já estão a ser ensaiados blocos e vigas portantes - e é aí que este comportamento de armazenamento de carbono está a ser posto à prova sob exigências estruturais reais.

Ao analisar estes elementos, o professor Frank Dehn, do Karlsruhe Institute of Technology (KIT), está a observar diretamente de que forma o novo ligante captura carbono ao mesmo tempo que suporta cargas e resiste a tensões.

Até ao momento, os resultados indicam que o carbono fixado em minerais se mantém estável dentro do betão, à medida que este endurece e responde a cargas crescentes.

Estes dados iniciais apontam para um material estrutural viável, mas também levantam uma questão central: até que ponto é possível substituir cimento tradicional sem comprometer o desempenho a longo prazo.

A pegada de carbono do cimento

A maior parte do impacto climático do betão vem do clínquer, o ingrediente cozido a altas temperaturas que permite ao cimento ligar a areia e a pedra.

Uma parte do problema está na energia do aquecimento, mas há ainda mais emissões quando os fornos removem dióxido de carbono do calcário para produzir cimento Portland.

A decomposição do calcário ajuda a explicar por que motivo o clínquer de cimento está associado a cerca de oito por cento das emissões globais de dióxido de carbono.

Por isso, qualquer ligante que reduza o clínquer sem enfraquecer o betão ataca a origem principal da poluição do setor.

As matérias-primas estão a escassear

Durante anos, o setor reduziu emissões ao recorrer a materiais cimentícios suplementares, pós adicionados à mistura para substituir uma parte do clínquer.

Cinzas volantes de centrais a carvão e escórias de altos-fornos foram soluções eficazes, em grande medida porque já eram produzidas em volumes muito elevados por outras indústrias.

Essa disponibilidade está a diminuir à medida que o carvão é abandonado e a siderurgia muda, deixando o betão de baixo carbono com menos acesso a substitutos habituais.

O que antes era uma opção complementar tornou-se um problema central - e é por isso que novas matérias-primas minerais passaram a parecer muito mais atrativas.

Como o carbono é armazenado no C-SINC

O C-SINC, o projeto europeu por trás da nova mistura, recorre a silicatos de magnésio - minerais ricos em magnésio que reagem com dióxido de carbono.

Num processo acelerado de mineralização, uma reação que converte gás em minerais sólidos, as partículas ricas em magnésio fixam o carbono sob a forma de carbonato de magnésio.

Uma parte do carbono pode vir de gases de escape industriais; assim, o betão não só reduz emissões como também armazena gás capturado.

Esta reação de fixação é o núcleo da promessa da tecnologia e, ao mesmo tempo, é ela que condiciona quanto clínquer a mistura consegue substituir de forma realista.

Porque é que o armazenamento dura

Quando o carbono passa a integrar um mineral carbonatado, torna-se muito mais difícil voltar a libertar-se do que no caso de gás comprimido armazenado no subsolo.

“O CO2 não é apenas armazenado, fica quimicamente ligado num mineral. Mantém-se firmemente ligado, por isso não pode escapar ao longo de períodos muito longos”, afirmou Dehn.

Um estudo anterior mostrou que o processamento de olivina, uma rocha comum rica em magnésio, pode produzir um substituto de cimento rico em sílica e um carbonato de magnésio com carbono incorporado.

A permanência é decisiva: uma solução climática que libertasse carbono décadas depois teria um impacto muito menor do que o pretendido por estes investigadores.

Computadores e aprendizagem automática afinam as misturas

Obter um betão trabalhável costuma exigir longas rondas de tentativa e erro, pelo que o C-SINC está a usar algoritmos para reduzir o leque de opções.

Uma das ferramentas centrais é a aprendizagem automática, software que identifica padrões com base em dados e consegue destacar receitas promissoras antes de as equipas prepararem lotes de ensaio.

De seguida, simulações estimam como o ligante se comportará ao longo do tempo, enquanto o betão cura, fissura e suporta cargas.

Esta triagem computacional não elimina a necessidade de ensaios físicos, mas pode poupar meses de trabalho perdido à procura de fórmulas fracas.

Ensaios de esforço e desempenho estrutural

O betão destinado a edifícios reais tem de fazer mais do que endurecer: tem de suportar cargas, resistir às condições atmosféricas e proteger o aço.

“Estamos a fazer isso à pequena escala e também em elementos estruturais reais, de grande escala”, disse Dehn.

A prudência é ainda mais importante com ligantes pouco familiares, porque alterações pequenas na química podem modificar a fissuração, o movimento de água e o risco de corrosão.

Uma mistura que armazene carbono mas falhe cedo não teria viabilidade à escala de que a indústria necessita.

A Europa apoia a passagem à escala

A Europa investiu quase quatro milhões de euros no C-SINC durante quatro anos, apostando que o conceito vai além de um exercício de química engenhosa.

O consórcio liga universidades e um fabricante de betão pré-fabricado, aproximando investigação e indústria para encaminhar o material para utilização efetiva na construção.

Esta colaboração encurta o caminho até às fábricas, ao trabalho de normalização e a produtos de construção em escala real.

A rapidez conta, porque o betão amigo do clima não reduzirá emissões de forma relevante se os produtores não conseguirem fabricá-lo a baixo custo e em grandes volumes.

Limites e questões em aberto

Mesmo cimentos promissores à base de magnésia - ligantes construídos em torno de compostos de magnésio - continuam a levantar dúvidas sobre durabilidade e sobre como escalar o processo.

Algumas formulações de magnésio têm menor alcalinidade, ou seja, são menos básicas do ponto de vista químico, o que exige verificações cuidadosas quanto à proteção das armaduras de aço e à resistência ao envelhecimento.

Os investigadores também precisam de demonstrar que o material se integra nas cadeias de fornecimento existentes, nos códigos e nas práticas de mistura, sem fazer disparar os custos.

Durabilidade, custo e barreiras regulamentares não anulam a proposta, mas ajudam a explicar a urgência dos ensaios que decorrem atualmente.

Futuro do betão com carbono

O betão não se tornará um sumidouro de carbono de um dia para o outro; ainda assim, os testes em curso sugerem que a indústria dispõe agora de uma via química plausível.

Se os ensaios à escala real continuarem a confirmar resistência e durabilidade, os edifícios do futuro poderão aprisionar uma parte da poluição que antes era gerada para os construir.