Cimento resistente é patenteado pela UFMG

Com nanofibras de carbono incorporadas molecularmente, o cimento apresenta desempenho superior - a tração, por exemplo, aumenta em 60% - segundo pesquisas da universidade mineira, que aposta numa mudança no modo de aplicação do concreto

Há bastante concreto empregado na residência na Serra da Moeda, projeto de 2015 do escritório mineiro Vazio S/A (Foto: divulgação)

A recente concessão, em 18 de março, de patente nacional para a tecnologia que incorpora nanotubos de carbono ao cimento coroa uma década de pesquisas que mudaram, pela primeira vez, a estrutura de um material usado desde o Império Romano. Adicionada molecularmente na matriz cimentícia, a nanofibra de carbono modifica suas propriedades mecânicas após a hidratação, melhorando a resistência à compressão e à tração.

O feito encontra respaldo - e, deseja-se, escala - com a inauguração (no último 16 de abril, terça-feira) do Centro de Tecnologia em Nanomateriais e Grafeno (CTNano)
da UFMG, que reúne plantas-piloto e laboratórios para o desenvolvimento de tecnologias que possibilitem a produção desses materiais em larga escala, sem perda de
propriedades e com garantia de viabilidade comercial. “O Centro é uma ponte entre a academia e a indústria, que demanda soluções tecnológicas capazes de responder aos crescentes desafios sociais”, define o físico Marcos Pimenta, que coordena o projeto. Essas demandas incluem produção de nanotubos de carbono, grafeno, polímeros em nanoescala e cimento nanoestruturado, caracterização e metrologia para controle de qualidade e elaboração de protocolos de segurança para uso e produção de nanomateriais.

“Hoje sabemos que a adição de 0,3% de nanotubos em compósitos cimentícios aumenta seu modo de tração em 60%. Ou seja, uma pitadinha muda essa propriedade”, resume o
professor Luiz Orlando Ladeira, que deu início às investigações nessa rota - diferente daquela trilhada anteriormente por pesquisadores de todo o mundo, que tentavam
adicionar o componente por meio de mistura física.

Segundo o pesquisador, em escala nanoscópica a fibra tem ligações carbono-carbono entre seus átomos, a mais forte existente na natureza. “O concreto, feito com
cimento, não tem essa propriedade, por isso se usa o aço”, comenta. O concreto produzido com cimento nanoestruturado não dispensa o uso do aço, mas diminui o seu
consumo. Contudo, o ganho mais significativo é a resistência ao estresse térmico, em que processos de aumento e diminuição de temperatura geram fadiga mecânica,
levando a fissurações. “Com esse material, a resistência ambiental aumenta demais. Problemas que ocorreriam em dez anos vão ocorrer em 50. Esse cimento será o futuro
da construção civil”, prevê.

O cimento nanoestruturado teve patente depositada no Brasil em 2008 e, sete anos depois, recebeu o registro internacional, que assegura mercados estratégicos como
Estados Unidos e China. Outros estudos, derivados da ideia inicial, já geraram uma dezena de teses, além de artigos e depósitos de patentes, a exemplo de um reator, ou
planta-piloto, que simula o processo industrial.

A patente diz respeito ao modo como os nanotubos são adicionados – a tecnologia adotada evita que as nanofibras aglomerem, possibilitando que se dispersem por todo o
cimento. “Quando sintetizados na fase ativa do cimento, eles já nascem dispersos, processo que pode ser feito em escala industrial”, explica Luiz Orlando Ladeira.

Embora o uso de concreto tenha sido revolucionado há mais de um século, com o uso de barras de aço capazes de suportar cargas elevadas e melhorar seu comportamento
frente à tração, esta é a primeira vez que ocorre uma mudança na própria estrutura do cimento, afirma o engenheiro civil Tarcizo Cruz, pesquisador que integra a equipe
do Centro de Tecnologia em Nanomateriais e Grafeno (CTNano) da UFMG.

“O concreto armado representou uma quebra de paradigma. Mas essa nova tecnologia pode ser considerada uma revolução na estrutura íntima do cimento”, enfatiza.
Doutorando em Engenharia Química, com área de pesquisa relacionada à síntese de nanotubos de carbono, Tarcizo Cruz lembra que, atualmente, já é possível imprimir
casas. “Se esse é o futuro, será com esse tipo de cimento”, acredita.

Na estrutura do CTNano, a equipe de pesquisadores de diversas áreas do conhecimento tem desenvolvido processo piloto, de forma a criar conceitos preliminares para que
a indústria possa trabalhar em uma escala maior. O intuito é transferir a tecnologia para a empresa InterCement, parceira do projeto que deu origem ao Centro, junto
com o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e a Petrobras.

No reator, a matéria-prima (clínquer) recebe um gás hidrocarboneto, cujas ligações entre carbono e hidrogênio são quebradas, e o carbono é depositado sobre um
catalisador. Esse processo ocorre continuamente, e o material é coletado em um silo de armazenamento. “Já dominamos a complexidade desse processo, a ponto de torná-lo
viável para larga escala”, afirma Tarcizo Cruz.

O cimento nanoestruturado obtido ao final do processo contém de 10 a 25% de nanotubos de carbono. “Fazemos a diluição desse material no cimento comum, de modo que não
é necessário passar todo o cimento pelo processo. Um quilograma desse material pode ser diluído em 90 a 100 de cimento que conservam todas as propriedades”, explica o
professor Ladeira.

Equipe responsável pela patente: Luiz Orlando Ladeira, Rodrigo Gribel Lacerda e Andre Santarosa Ferlauto, todos professores do Instituto de Ciências Exatas (ICEx),
Edelma Eleto Silva e Eudes Lorenço, alunos de doutorado à época do depósito, em 2008, e Erick Souza Avila e Sergio Oliveira, servidores.

Fonte: site e Boletim da UFGM/Ana Rita Araújo

Publicada originalmente em ARCOweb em 17 de Abril de 2019
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