O grafeno, uma das grandes inovações do século XXI, pode revolucionar a indústria da construção. De acordo com um estudo inovador da Universidade Rice, o grafeno pode substituir a areia na produção de concreto, tornando-o mais leve, resistente e, ao mesmo tempo, reduzindo o impacto ambiental da construção civil. A aplicação do grafeno no concreto representa uma solução promissora para o setor, que enfrenta desafios ecológicos significativos.
Atualmente, o concreto é o segundo material mais consumido no mundo, perdendo apenas para a água. Um dos componentes principais desse material é a areia, cuja extração já ultrapassa a capacidade de reposição natural. Isso gera uma crise ambiental de grande escala, com a destruição de ecossistemas fluviais e costeiros devido à mineração não regulamentada. Além disso, a produção de cimento – outro ingrediente chave do concreto – é responsável por cerca de 8% das emissões globais de dióxido de carbono.
Concreto mais sustentável com propriedades mecânicas superiores
Diante dessa realidade, cientistas buscam alternativas que tornem a produção de concreto mais sustentável. O estudo realizado pela Universidade Rice revelou que o grafeno derivado do coque metalúrgico pode ser uma solução eficaz. A substituição parcial da areia pelo grafeno ajuda a mitigar a escassez de areia e oferece um concreto com propriedades mecânicas superiores.
Concreto com Grafeno resulta em um material mais leve e resistente para construção civil
O estudo liderado pelo professor James Tour, especialista em química, ciência dos materiais e nanoengenharia, demonstrou que o uso de grafeno no concreto resulta em um material 25% mais leve e com maior resistência. Essa nova composição tem uma série de benefícios importantes para a construção civil, especialmente no que se refere à relação resistência-peso. Além disso, o concreto com grafeno apresentou uma tenacidade 32% maior, uma deformação máxima 33% superior e um aumento de 21% na resistência à compressão.
Por outro lado, houve uma redução de 11% no módulo de Young, que mede a rigidez do material, indicando que ele é ligeiramente menos resistente a deformações elásticas. No entanto, a leveza e resistência compensam essa perda, tornando o concreto com grafeno uma excelente opção para construções mais eficientes.
Outro ponto importante é a técnica utilizada pela equipe da Universidade Rice para produzir o grafeno: o aquecimento Joule. Essa tecnologia permite a conversão do coque metalúrgico em grafeno de maneira rápida e em larga escala, tornando o processo viável para a produção em massa.
O futuro sustentável da construção com grafeno visa reduzir a extração de areia, minimizando impactos ambientais
A aplicação do grafeno no concreto pode reduzir significativamente a extração de areia e, consequentemente, minimizar os impactos ambientais associados. Além disso, a tecnologia tem o potencial de diminuir as emissões de dióxido de carbono, já que menos cimento seria necessário para produzir concreto com as mesmas ou melhores características de resistência.
Embora o custo do grafeno ainda seja uma barreira para a sua implementação em larga escala, os especialistas acreditam que, com o desenvolvimento de novas tecnologias de produção, esse obstáculo poderá ser superado. O professor Satish Nagarajaiah, também da Universidade Rice, ressalta que aproximadamente 30% do concreto é composto de areia, e que a substituição parcial desse material por grafeno poderia reduzir o impacto ambiental e os custos da construção.
Engenheiros do Exército dos EUA e Fundação Nacional de Ciências estudam a “crise da areia” e necessidade de reduzir as emissões de carbono
Este estudo, apoiado por instituições como o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA e a Fundação Nacional de Ciências, representa um avanço significativo para o desenvolvimento de práticas de construção mais sustentáveis. A “crise da areia” e a necessidade de reduzir as emissões de carbono são questões urgentes, e o grafeno pode ser uma solução viável para o futuro da construção, garantindo que o setor se torne cada vez mais eficiente e ecologicamente responsável. Essa descoberta abre novas possibilidades para a engenharia civil, apontando para um futuro em que o grafeno poderá ser amplamente utilizado na substituição de areia e em outras aplicações no setor de construção.