Revolução na indústria da construção: o grafeno substitui a areia, tornando o concreto até 25% mais leve, mas igualmente resistente

Quando você pensa nos recursos que estamos esgotando, talvez a areia não esteja no topo da sua lista, mas está, devido à nossa grande demanda por concreto na indústria da construção. Os cientistas da Universidade Rice agora demonstraram que a substituição por grafeno não apenas pode economizar areia, mas também torna o concreto mais leve, resistente e durável.

O mundo enfrenta uma crise ambiental e de recursos devido à alta dependência de concreto, o segundo material mais consumido depois da água. A extração de areia, um componente essencial do concreto, excede a capacidade de reposição natural, desencadeando sérios problemas ecológicos.

Pesquisadores da Universidade de Rice descobriram que o grafeno derivado do coque metalúrgico, um produto baseado em carvão, poderia substituir a areia no concreto. Esse avanço, liderado por James Tour, professor de química, ciência dos materiais e nanoengenharia, tem o potencial de melhorar a indústria da construção.

O concreto com grafeno não apenas iguala as propriedades mecânicas do concreto padrão, mas também oferece uma maior relação resistência-peso. “Nosso concreto é 25% mais leve, mas igualmente resistente”, afirma Tour.

Economizar areia também não é o único benefício. O concreto resultante foi 25% mais leve que o concreto feito com um agregado normal e mostrou um aumento de 32% em tenacidade, 33% em deformação máxima e 21% em resistência à compressão. No lado negativo, houve uma redução de 11% em seu módulo de Young, uma medida da resistência de um material à deformação por estiramento.

O concreto é feito de três ingredientes principais: água, um agregado como areia e cimento para unir tudo. A areia é o maior componente em volume e, dado o insaciável apetite da humanidade moderna por concreto, a extração de areia está aumentando. Este processo não é apenas destrutivo, mas também corre o risco de esgotar fontes.

A produção de cimento, componente chave do concreto, é responsável por 8% das emissões globais de dióxido de carbono. Além disso, a mineração de areia, em grande parte não regulamentada, danifica ecossistemas fluviais e costeiros. A tecnologia desenvolvida em Rice poderia diminuir a dependência de areia natural e reduzir as emissões de carbono da indústria do concreto.

O laboratório de Tour usou a técnica de aquecimento Joule para converter coque metalúrgico em grafeno. Esta técnica produz grafeno mais rápido e em maior escala que os métodos anteriores.

Satish Nagarajaiah, professor de engenharia civil e ambiental, destaca que 30% do concreto é composto de areia. O coque metalúrgico poderia não apenas melhorar a qualidade do concreto, mas também reduzir custos significativamente. No entanto, o preço do grafeno ainda precisa ser reduzido para que essa solução seja viável em grande escala.

Este estudo, apoiado pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, a Agência de Pesquisa Científica da Força Aérea e a Fundação Nacional de Ciências, abre caminho para práticas de desenvolvimento urbano mais sustentáveis, abordando a iminente “crise da areia” e oferecendo alternativas viáveis para o futuro da construção.

Fonte: Click Petróleo e Gás