Como pérolas inspiraram cimento que pode mudar engenharia

Várias das coisas inventadas pelos humanos tem inspiração na natureza. Isso não é de se espantar visto que nela existem estruturas impressionantes e surpreendentemente resistentes. Um exemplo disso é o nácar, que é chamado popularmente de madrepérola, que é umas das substâncias que forma as pérolas. E mesmo tendo essa relação com o delicado, ele tem uma resistência surpreendente. Justamente por isso que ele inspirou a construção de um cimento que promete ser uma revolução na engenharia.

Para entender melhor essa inspiração das pérolas para o cimento é importante saber que o nácar é uma substância produzida por moluscos que reveste o interior de conchas. Por mais que ele seja frágil, ele também é resistente e flexível, tanto que ele se deforma de forma significativa antes de quebrar.

É essa propriedade dele que chama a atenção da engenharia e foi justamente isso que os pesquisadores do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Princeton estudaram. Eles pegaram esse composto das pérolas como inspiração para criar o cimento resistente.

Cimento inspirado em pérolas

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De acordo com Shashank Gupta, principal autor do estudo, esse equilíbrio da delicadeza e da parte dura é uma das características mais impressionantes do nácar. Portanto, se algum cimento conseguir imitar essa característica, ele irá ser mais resistente a fissuras e, por consequência, mais seguro, resistente e durável.

Os pesquisadores criaram estruturas hexagonais a partir de folha de pasta de cimento para poder construir o cimento. Depois disso, eles fizeram a separação das estruturas por camadas de polivinil siloxano (PVS). Ele foi usado como um polímero hiper-elástico.

Esse cimento inspirado nas pérolas que eles criaram foi usado para criar vigas, que foram comparadas com as feitas com cimento tradicional. Então, as duas vigas passaram por um teste de flexão comum na engenharia para avaliar o ponto de quebra. Para esse teste ser feito, eles colocam uma pressão no meio da viga e em cada extremidade para saber a resistência.

Pelo teste, os pesquisadores viram que as vigas feitas de cimento tradicional eram duras e quebradiças e, depois de determinada pressão, acabavam cedendo. Enquanto que a vigas feitas com o cimento inspirado nas pérolas tinham 19 vezes mais ductilidade e 17,1 vezes mais tenacidade. Isso quer dizer que elas eram mais resistentes e suportavam mais pressão.

Com esses resultados, os pesquisadores disseram que esperam que esse novo cimento faça com que os materiais sejam mais resistentes.

Produção

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Além desse cimento inspirado em pérolas, algumas outras formas de produzi-lo são criadas. Isso porque a fabricação do cimento é responsável sozinha por 8% das emissões globais de dióxido de carbono. Por conta disso não é de se surpreender que exista uma grande procura por materiais alternativos. Nesse ponto, uma startup da Califórnia desenvolveu uma abordagem que promete mudar tudo.

Com essa nova forma de fazer cimento, os fabricantes irão aquecer o forno a aproximadamente 1400°C para que o calcário seja quebrado e separado em dióxido de carbono e óxido de cálcio.

Então, o processo da Fortera suga o dióxido de carbono e o canaliza para uma máquina que o transforma em sólido. Essa tecnologia funciona a aproximadamente 1000°C, por conta disso, ela precisa de menos energia e emite menos carbono.

No momento em que o dióxido de carbono capturado é misturado com o óxido de cálcio, ele se transforma em uma espécie de calcário que se parece com cimento molhado. A startup chama esse produto de ReAct e o mistura com outros ingredientes para que o concreto seja feito. De acordo com a Fortera, esse processo diminui a emissão de carbono em aproximadamente 10%.

Ao contrário de outros projetos, a tecnologia da startup pode ser instalada de forma ampla nas fábricas de cimento e não precisa mudar a forma como a indústria funciona. Tanto é que ela já está operando em uma escala comercial e está sendo testada pela CalPortland, que é uma das maiores fábricas de cimento dos EUA. Por conta disso, no começo de maio já irão estar prontos os primeiros sacos de cimento sustentável.

A Fortera foi uma das primeiras empresas a fazer essa conversão de dióxido de carbono em cimento, ainda em 2007. Conforme a própria startup, a tecnologia usada por eles é uma opção economicamente competitiva para que o aquecimento da Terra seja desacelerado.

Fonte: Olhar digital

Imagens: Olhar digital