Concrete sustenta quase tudo o que os seres humanos constroem, desde blocos de apartamentos a túneis. No entanto, o mesmo material que suporta as nossas vidas também é responsável por uma parte significativa das emissões globais de carbono. Na Austrália, uma equipa de investigadores afirma agora que um resíduo industrial persistente da indústria do lítio pode ajudar a reescrever a história “suja” do betão.
Betão: a espinha dorsal da vida moderna com uma pesada fatura de carbono
Os números são claros. Cerca de 30 mil milhões de toneladas de betão são produzidas todos os anos em todo o mundo. Isso equivale a aproximadamente 952 toneladas por segundo.
Esta produção em massa tem um custo climático. O betão padrão, baseado em cimento Portland, é responsável por cerca de 8% das emissões globais de dióxido de carbono, segundo as mais recentes avaliações do IPCC. Isto é mais do que as emissões da maioria dos países.
O problema reside, em grande medida, no cimento. Produzi-lo implica aquecer calcário e outras matérias-primas a mais de 1.400°C em fornos gigantes. Isso exige grandes quantidades de energia fóssil e também liberta CO₂ preso no próprio calcário.
O betão é simultaneamente um símbolo do progresso humano e um dos materiais mais poluentes que produzimos à escala industrial.
À medida que a urbanização avança e continuam grandes projetos de infraestruturas, a procura de cimento não está a diminuir. Assim, cientistas e engenheiros procuram formas de reduzir o seu impacto climático sem travar a construção.
De resíduos de baterias a blocos de construção: a promessa do β‑espoduménio deslitificado
Um candidato particularmente invulgar surgiu da indústria do lítio. O lítio é central para baterias de veículos elétricos, armazenamento em rede e eletrónica de consumo. A sua extração e refinação criam montanhas de sobras.
Entre essas sobras está um subproduto mineral com um nome pouco prático: β‑espoduménio deslitificado, frequentemente abreviado para DβS. Durante a extração de lítio, o minério de espoduménio é processado para remover o lítio. O que fica para trás acaba normalmente como poeiras, resíduos finos ou fragmentos classificados como desperdício.
Estes materiais são muitas vezes armazenados em pilhas ou enterrados. Essa abordagem ocupa terreno e levanta questões de longo prazo sobre lixiviação e contaminação.
Equipa da Universidade Flinders transforma um problema num recurso
Na Universidade Flinders, em Adelaide, um grupo liderado pelo Professor Aliakbar Gholampour olhou para este resíduo e viu uma oportunidade. A ideia: incorporar DβS numa classe diferente de betão conhecida como betão geopolimérico.
Os geopolímeros não dependem do cimento Portland tradicional. Em vez disso, formam um ligante endurecido quando materiais alumino-silicatados reagem com soluções alcalinas. Cinzas volantes de centrais a carvão ou escória de alto-forno da siderurgia são frequentemente usadas como matéria-prima.
A equipa australiana testou como o DβS se comporta quando misturado nestas formulações geopoliméricas. Neste contexto, o DβS atua como um material suplementar, de forma semelhante à utilização de cinzas volantes, mas com uma carga ambiental muito inferior.
Transformar resíduos de refinarias de lítio num ingrediente estrutural oferece uma dupla vantagem: menos resíduos industriais e materiais de construção mais limpos.
Como funciona, na prática, a mistura de betão “verde”
Nas experiências, os investigadores variaram a receita do betão geopolimérico. Ajustaram a quantidade de ativadores alcalinos, testaram diferentes proporções de DβS e compararam os resultados com misturas mais convencionais. O objetivo era encontrar uma formulação que endurecesse de forma fiável e resistisse a esforços mecânicos.
A melhor mistura não só funcionou como igualou e, em alguns casos, superou a resistência de alguns betões comuns. Também se comparou favoravelmente com geopolímeros à base de cinzas volantes, ao mesmo tempo que aproveitou um fluxo de resíduos que provavelmente aumentará à medida que a produção de lítio acelera.
- Maior resistência: certas misturas com DβS mostraram elevada resistência à compressão, uma métrica-chave para betão estrutural.
- Durabilidade melhorada: testes laboratoriais indicaram resistência promissora a fissuração e degradação a longo prazo.
- Menor pegada: o uso de DβS reduz a procura de cimento de elevadas emissões e desvia resíduos de mineração de locais de deposição.
O trabalho, publicado no Journal of Materials in Civil Engineering, centra-se em geopolímeros curados à temperatura ambiente. Isto é importante porque alguns betões de baixo carbono exigem aquecimento adicional durante a cura, o que pode voltar a aumentar o balanço de emissões.
Porque é que esta abordagem ajuda na equação climática
Esta investigação integra-se num esforço mais amplo para pensar em ciclos em vez de linhas retas. Em vez de produzir um recurso, usá-lo e deitar fora as sobras, os modelos circulares tentam manter os materiais em utilização durante o máximo de tempo possível.
Aqui, o ciclo liga duas indústrias gigantes: armazenamento de energia e construção.
- A extração de lítio gera resíduos DβS.
- O DβS é reaproveitado como componente-chave no betão geopolimérico.
- O betão geopolimérico reduz a necessidade de novo cimento e diminui emissões.
- Menos resíduos acabam em barragens de rejeitos ou em aterros, reduzindo o risco ambiental.
À medida que se multiplicam os veículos elétricos, as baterias domésticas e as redes elétricas com grande incorporação de renováveis, espera-se que a procura de lítio aumente acentuadamente. Sem novas utilizações, as pilhas de resíduos deste boom cresceriam em paralelo. O trabalho australiano sugere que as cidades de amanhã poderão, em parte, ser construídas com as sobras da própria transição energética.
Não é a única tentativa de tornar o betão mais limpo
A via dos resíduos de lítio junta-se a uma longa lista de esforços para tornar o betão menos prejudicial. Laboratórios de investigação e startups procuram alternativas e aditivos criativos que reduzam emissões ou façam o betão durar mais tempo, para que se use menos ao longo do tempo.
Algumas outras ideias em cima da mesa
- “Biocimento” à base de bactérias: pós carregados com bactérias dormentes que podem ser ativadas com água, ureia e cálcio para criar cimento in situ.
- Betão auto-regenerativo: pequenas cápsulas contendo enzimas ou minerais são incorporadas na mistura; quando surgem fissuras, as cápsulas rompem-se e desencadeiam uma reação de cura que sela a fratura.
- Aditivos de resíduos de madeira: projetos europeus como o Rewofuel estudam como converter resíduos de madeira em aditivos para cimento que substituem parcialmente o clínquer, o componente mais intensivo em carbono do cimento.
Estas abordagens diferem em maturidade e escala. Algumas já chegaram a projetos de demonstração e pontes-piloto; outras ainda estão em fase de bancada em laboratório. Todas partilham o mesmo objetivo básico: reduzir o custo climático e de recursos de um dos materiais de construção preferidos da humanidade.
Do laboratório ao estaleiro: questões que ainda permanecem
Mesmo com desempenho promissor, transformar geopolímeros à base de DβS num produto padrão levará tempo. A construção é um setor conservador, e por boas razões. Edifícios e pontes devem durar décadas, suportar condições meteorológicas e resistir a incêndios e sismos.
Qualquer nova “receita” de betão tem de passar por certificação rigorosa, ensaios em grande escala e testes no mundo real. Engenheiros e reguladores vão querer saber como este material se comporta sob cargas repetidas, em climas frios, em zonas costeiras com aerossóis salinos e sob ataque químico de sais de degelo ou águas residuais.
| Desafio | Questão-chave |
|---|---|
| Escalar o fornecimento | Existe uma fonte fiável e de longo prazo de DβS perto dos principais polos de construção? |
| Controlo de qualidade | Quão variável é o DβS de diferentes minas e refinarias, e é possível normalizar as misturas? |
| Regulação | Os códigos e normas de construção adaptar-se-ão com rapidez suficiente para aceitar betões geopoliméricos? |
| Custo | Os betões com DβS conseguem competir em preço com misturas convencionais em grandes projetos? |
Há também a questão da geografia. As refinarias de lítio não estão distribuídas uniformemente pelo mundo. Algumas regiões podem ter muito DβS, enquanto outras dependem de importações, o que reduziria o benefício ambiental se for necessário transporte a longa distância.
Conceitos-chave por trás deste betão “verde”
Dois termos estão no centro desta história.
Geopolímero: um tipo de ligante inorgânico formado quando materiais alumino-silicatados reagem com soluções alcalinas. Ao contrário do cimento tradicional, os geopolímeros não exigem a mesma produção de clínquer a alta temperatura. Isso traduz-se, em geral, em menores emissões de CO₂, especialmente quando as matérias-primas são subprodutos ou resíduos.
β‑espoduménio deslitificado (DβS): uma fase mineral remanescente após a extração de lítio do minério de espoduménio. Depois de removido o lítio, o material tem hoje uso comercial limitado e é normalmente tratado como desperdício. A sua composição química, no entanto, torna-o adequado para uso como ingrediente em ligantes geopoliméricos.
Ao tratar sobras industriais como potenciais recursos, os investigadores começam a reduzir, pouco a pouco, o custo climático do nosso ambiente construído.
O que isto poderia significar na prática
Se o betão geopolimérico à base de DβS atingir escala comercial, poderá ter uso inicial em aplicações não críticas: pavimentos, muros de suporte, edifícios de baixa altura ou blocos pré-fabricados. Estes setores estão mais abertos a novos materiais do que torres altas ou grandes pontes.
Com o tempo, à medida que crescem os dados de desempenho, o material poderá passar para funções mais exigentes. Imagine novos bairros habitacionais ou armazéns logísticos construídos em parte com subprodutos da refinação de lítio. Ou as próprias fábricas de baterias construídas usando betão que contém resíduos das suas cadeias de abastecimento.
A lição mais ampla vai além de um único fluxo de resíduos. Um pensamento semelhante pode aplicar-se a outros materiais residuais: rejeitos da mineração de metais, subprodutos de unidades químicas ou cinzas de centrais de biomassa. Cada caso exigirá verificações toxicológicas cuidadosas e engenharia robusta, mas cada um oferece a oportunidade de reduzir simultaneamente resíduos e emissões.
O betão pode nunca ser perfeitamente limpo. Ainda assim, ao ajustar a sua fórmula para incluir sobras industriais e química de baixo carbono, os investigadores estão a dar a um dos hábitos mais “sujos” da humanidade a hipótese de uma pegada mais leve.
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