MEIO AMBIENTE E SAÚDE

Brasileiros revolucionam fabricação de cimento Cientistas da Escola Politécnica da USP desenvolveram uma nova técnica para a fabricação de cimento combinando matérias-primas simples com ferramentas e conceitos avançados na gestão do processo industrial. O resultado pode ser uma revolução mundial na indústria cimenteira. Segundo o professor Vanderley John, um dos responsáveis pelo projeto, o novo processo industrial permitirá dobrar a produção mundial de cimento sem precisar construir novos fornos e, portanto, sem aumentar as emissões de gases de efeito estufa. O cimento Portland tradicional é composto basicamente por argila e calcário, substâncias que, quando fundidas em um forno sob altas temperaturas, transformam-se em pequenas bolotas chamadas clínquer. Esses grãos de clínquer são moídos com o mineral gipsita (matéria-prima do gesso) até virarem pó. "Estima-se que para cada tonelada de clínquer são emitidos entre 800 e 1.000 quilos de CO2, incluindo o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil (de 60 a 130 quilos por tonelada de clínquer)", diz o professor John. "A indústria busca alternativas para aumentar a ecoeficiência do processo substituindo parte do clínquer por escória de alto-forno de siderúrgicas e cinza volante, resíduo de termelétricas movidas a carvão. O problema é que a indústria do aço e a geração de cinza crescem menos que a produção de cimento, o que inviabiliza essa estratégia a longo prazo," explica ele. Carga bem distribuída A nova tecnologia consiste basicamente em aumentar a proporção de carga (filler) na fórmula do cimento Portland, adicionando dispersantes orgânicos que afastam as partículas do material e possibilitam menor uso de água na mistura com o clínquer. A carga é uma matéria-prima à base de pó de calcário que dispensa tratamento técnico (calcinação), processo que, na fabricação do cimento, é responsável por mais de 80% do consumo energético e 90% das emissões de CO2. A fórmula para calcular a quantidade de carga no cimento é usada desde 1970, estabelecendo que a quantidade do material de preenchimento não poderia ser alta porque havia o risco de comprometer a qualidade do produto. Os pesquisadores brasileiros descobriram que isto não é verdade. "Em laboratório, foi possível chegar a teores de 70% de filler, sendo que atualmente ele está entre 10% e 30%", afirma John. "Com isso será possível dobrar a produção mundial de cimento sem construir mais fornos e, portanto, sem aumentar as emissões". A solução veio da matemática, mais especificamente de estudos que, muitas vezes, parecem teorias sem qualquer ligação com a praticidade do mundo industrial. "A tecnologia é baseada em modelos de dispersão e empacotamento de partículas que possibilita organizar os grãos por tamanho, favorecendo a maleabilidade do cimento", diz o professor Rafael Pileggi, coautor do estudo. "Por meio da reologia, ramo da ciência que estuda o escoamento dos fluidos, obteve-se misturas fluidas com baixo teor de clínquer e outros ligantes como a escória. Também foi possível reduzir a quantidade de cimento e água utilizados na produção de concreto, sem perda da qualidade". "O estudo atual mostrou que é possível mudar a forma como se fabrica cimento, concretos e argamassas", comemora John. "Agora é preciso desenvolver uma tecnologia de moagem sofisticada em escala industrial." A Escola Politécnica da USP já está negociando parcerias com as indústrias cimenteiras para aperfeiçoar e transferir a nova técnica. Agência USP Concreto com menos cimento reduz impacto ambiental Concreto resistente e barato A produção de concreto de alta resistência, com menor impacto ambiental e custo reduzido acaba de ser obtida em uma pesquisa desenvolvida na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP. "A pesquisa teve como objetivo buscar tecnologia que possibilitasse um concreto autoadensável, com baixo consumo de cimento Portland, e de alta resistência", conta Tobias Pereira, que desenvolveu o trabalho em conjunto com o professor Jefferson Libório. Segundo ele, a fórmula - fcm = 65 MPa aos 28 dias - significa que o concreto pudesse, em 28 dias, suportar a compressão de 65 Mpa (megapascal - valor que expressa resistência à compressão) e, por fim, ainda viesse a ter alta durabilidade. Resistência do concreto Para a realização desta pesquisa, o engenheiro utilizou modelos teóricos e práticos de distribuição granulométrica dos tamanhos de partículas para a composição do concreto, além de um aditivo superplastificante composto por policarboxílicos, que permite que o concreto se torne mais fluido sem adicionar muita água, e de adições minerais correspondendo a 10% da massa de cimento Portland adicionado. Em geral, a recomendação de uso de altas quantidades de cimento Portland ocorre devido à necessidade de alta resistência do concreto, por exemplo, em pilares de edifícios altos ou em peças de sustentação em grandes vãos. Porém, altas quantidades de cimento aumentam o calor de hidratação, ocasionado pela reação química entre o cimento e a água. Este calor, quando liberado,atua aumentando a temperatura do concreto, que se expande e acaba por ter maior propensão a rachar, o que implica na diminuição da resistência mecânica e na possibilidade de penetração de água ou infiltração de umidade do meio ambiente. Na produção de concreto, 90% do CO2 vem da fabricação do cimento Portland Redução do impacto ambiental O maior problema quanto ao uso do cimento Portland em altas porcentagens é que atribui à produção de concreto a característica de vilã ambiental, pois implica na produção de 90% de gás carbônico da indústria de concreto. O pesquisador explica que, "a intenção era produzir um concreto que utilizasse apenas 350 quilos por metro cúbico (kg/m³) do cimento Portland, bem menos do que os 500 Kg/m³ de um concreto tradicional. Mas os resultados encontrados foram até melhores, porque mais baixos, chegaram a apenas 325 kg/m³." Esta redução na quantidade de cimento sinaliza a possibilidade da diminuição da produção de cimento e, consequentemente, a diminuição de emissão de gás carbônico e menor impacto ambiental. Além do barateamento da produção de concreto". Concreto com fibras e lã de rocha A mais na composição, diferenciando-se de um concreto tradicional, foram utilizadas fibras de poliamida ou lã de rocha. Os resultados foram melhores do que os esperados, pois "em um concreto tradicional, em caso de incêndios, a água que permeia o concreto se expande em forma de gás e há a possibilidade de explosão. Porém, havendo a fibra de poliamida, esta derrete formando canalículos que acabam por auxiliar na liberação do vapor, diminuindo a possibilidade de explosão." afirma o pesquisador. Já ao se adicionar lã de rocha, a surpresa foi ainda maior porque "apesar de não contribuir para diminuir a possibilidade de explosão do concreto em situações de incêndio, observou-se que esse tipo de fibra contribui para aumentar a resistência à abrasão do concreto, ou seja, diminuir a possibilidade de erosão. Este resultado indica que concretos com esse tipo de fibra podem ser uma boa opção para aplicá-los em pavimentos", acrescenta o pesquisador. Concreto autoadensável Um dos processos durante a produção do concreto é denominado vibração, ela é essencial para a retirada de ar aprisionado da massa e também para tornar o concreto mais homogêneo ao preencher as fôrmas e envolver as armaduras. O engenheiro ressalta, no entanto, que o concreto obtido por meio do estudo "é autoadensável e não necessita ser vibrado para que tome forma, ele acaba por se moldar às formas com o próprio peso." A ausência da vibração elimina uma etapa da moldagem do concreto o que consequentemente gera redução do tempo de construção e do custo de fabricação. Agência USP