Cidades do futuro podem ser impressas em 3D
O concreto impresso em 3D pode produzir uma mudança na arquitetura e na construção. Como ele pode ser usado para criar novas formas e contornos, difíceis de serem trabalhados pelas tecnologias atuais, ele pode mudar os processos e procedimentos seculares que ainda são usados para construir edifícios, resultando em menores custos e economia de tempo.
No entanto, o concreto tem um impacto ambiental significativo. Grandes quantidades de areia natural são usadas atualmente para atender ao apetite insaciável que o mundo tem por concreto, resultando em grande custo para o meio ambiente. Em geral, a sustentabilidade não anda no mesmo passo que a indústria da construção, por esta gerar cerca de 35% dos resíduos enviados para aterros sanitários em todo o mundo.
Numa nova pesquisa conduzida por nossa equipe, sugerimos um jeito de conter esse impacto. Nós temos experimentado usar o vidro reciclado como componente de concreto para a impressão 3D.
O concreto é feito de uma mistura de cimento, água e agregados como areia. Experimentamos substituir por vidro até 100% do agregado na mistura. De forma simplificada, o vidro é produzido da areia, é fácil de reciclar e pode ser usado para fazer concreto sem nenhum processamento complexo.
A demanda da indústria da construção também pode ajudar a garantir que o vidro seja reciclado. Em 2018, nos EUA, apenas um quarto do vidro foi reciclado, sendo que mais da metade foi parar em aterros sanitários.
Construindo melhor
Usamos um vidro marrom de soda-lime [do tipo que é usado em garrafas de refrigerante] obtido de uma empresa local de reciclagem. Primeiro, as garrafas de vidro foram trituradas em uma máquina de trituração e, em seguida, os pedaços triturados foram lavados, secados, moídos e peneirados. As partículas resultantes ficaram menores que um milímetro quadrado.
O vidro triturado foi então usado para produzir o concreto da mesma maneira que ele é feito com areia. Usamos esse concreto para imprimir em 3D elementos de parede e blocos de construção pré-fabricados que poderiam ser encaixados para fazer um edifício inteiro.
Se usado desta forma, o vidro pode ser reciclado para encontrar uma vida nova como material de construção.
A presença do vidro não só resolve o problema dos resíduos como também contribui para o desenvolvimento de um concreto com propriedades superiores ao que contém areia natural.
A condutividade térmica do vidro de soda-lime – tipo mais comum de vidro, encontrado em janelas e garrafas – é mais do que três vezes menor do que a do agregado de quartzo, amplamente utilizado em concreto. Isso significa que o concreto contendo vidro reciclado tem melhores propriedades de isolamento e pode diminuir substancialmente os custos incorridos pelo resfriamento ou aquecimento durante o verão ou o inverno.
Melhorando a sustentabilidade
Também fizemos outras mudanças na mistura de concreto para torná-lo mais sustentável como um material de construção, incluindo a substituição de parte do cimento Portland por pó de calcário.
O cimento Portland é um componente chave do concreto, usado para juntar os outros ingredientes em uma mistura que será endurecida. No entanto, a produção de cimento Portland comum libera quantidades significativas de dióxido de carbono [CO2], bem como outros gases de efeito estufa. A indústria de produção de cimento é responsável por cerca de 8% de todas as emissões de [CO2] no ambiente.
O calcário é menos perigoso e tem menos impacto ambiental durante o seu processo de produção do que o cimento Portland. Ele pode ser usado no concreto para impressão 3D em substituição ao cimento Portland comum, sem reduzir a qualidade da mistura de impressão.
Também adicionamos enchimentos leves, feitos de pequenas esferas termoplásticas ocas, para reduzir a densidade do concreto – o que resultou na alteração de sua condutividade térmica, reduzindo-a em até 40% quando comparada com outros concretos usados para impressão 3D. Tal procedimento melhorou ainda mais as propriedades de isolamento do concreto e reduziu a quantidade de matéria-prima necessária.
Usando a tecnologia de impressão 3D, nós simplesmente podemos desenvolver uma estrutura de parede em um computador, convertê-la em código simples e enviá-la para uma impressora 3D para ser construída. As impressoras 3D podem operar 24 horas por dia, diminuir a quantidade de resíduos produzidos, além de aumentar a segurança dos trabalhadores da construção civil.
Nossa pesquisa mostra que é possível construir um edifício 3D ultraleve e bem isolado – algo que pode ser um passo vital em nossa missão rumo ao net zero.
Artigo original (em inglês) publicado por Seyed Ghaffar, Mehdi Chougan e Pawel Sikora na The Conversation.
Sobre os autores
 | Seyed Ghaffar é Professor Associado em Engenharia Civil e Materiais Ambientais Universidade Brunel de Londres |
 | Mehdi Chougan é Bolsista de Pesquisa Marie Skłodowska-Curie Universidade Brunel de Londres |
 | Pawel Sikora é Professor Associado em Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Tecnologia da Pomerânia Ocidental em Szczecin |
