Produto mais “verde” com cinzas de carvão

Os engenheiros da Rice University desenvolveram um aglutinante composto feito principalmente de cinza volante, um subproduto de usinas termoelétricas a carvão, que pode substituir o cimento Portland em concreto. O material é não-cimentado e ambientalmente correto, segundo o cientista Rouzbeh Shahsavari, que o desenvolveu com a estudante de pós-graduação Sung Hoon Hwang. 

 

O aglutinante de cinzas volantes não necessita do processamento a alta temperatura do cimento Portland, embora tenha a mesma resistência à compressão após sete dias de cura. O material precisa apenas de uma mínima quantidade de produtos químicos de ativação baseados em sódio usados para endurecer o cimento Portland, segundo relatório publicado no Journal of the American Ceramic Society.

 

Em todo o mundo são produzidos mais de 20 bilhões de toneladas de concreto em um processo de fabricação que contribui com 5 a 10% de dióxido de carbono para as emissões globais, sendo superado apenas pelos transportes e energia como os maiores produtores do gás de efeito estufa. "A indústria normalmente mistura de 5 a 20% de cinzas volantes em cimento para torná-lo verde, mas uma porção significativa do mix ainda é cimento", disse Shahsavari, professor assistente de engenharia civil e ambiental e de ciência de materiais e nanoengenharia.

 

Os pesquisadores usaram a análise de Taguchi, método estatístico desenvolvido para restringir o grande espaço de fase - todos os estados possíveis - de uma composição química, seguida de otimização computacional para identificar as melhores estratégias de mistura. Este método melhorou as qualidades estruturais e mecânicas dos compósitos sintetizados, disse Shahsavari, e levou a um equilíbrio ideal de cinzas voláteis ricas em cálcio, nanossílica e óxido de cálcio com menos de 5% de um ativador à base de sódio. "A maioria dos trabalhos anteriores se concentrou na chamada cinza volante tipo F, que é derivada da queima de carvão antracito ou betuminoso em usinas de energia e tem baixo teor de cálcio", disse Shahsavari. 

 

"Nosso trabalho fornece um caminho viável para a ativação eficiente e rentável deste tipo de cinzas voláteis com alto teor de cálcio, abrindo o caminho para a fabricação ambientalmente responsável de concreto. Trabalhos futuros avaliarão propriedades como comportamento em longo prazo, encolhimento e durabilidade " Shahsavari sugeriu que a mesma estratégia poderia ser usada para transformar outros resíduos industriais, como escória de alto forno e casca de arroz, em materiais cimentícios amigos do ambiente sem o uso de cimento.