Cimento com vegetais consegue capturar gás da atmosfera. A produção de cimento usa composto que “captura” dióxido de carbono, gás do efeito estufa.
Pesquisadores da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA) da USP, em Pirassununga, desenvolveram um novo tipo de cimento com fibras vegetais, capaz de absorver 100 quilos (kg) de dióxido de carbono (CO₂) por metro cúbico (m3).
O novo ligante produzido substitui compostos à base de cálcio por óxido de magnésio (MgO), incorporando o CO₂ – um dos gases do efeito estufa (GEEs) – ao material e obtendo um cimento mais resistente e durável.
Entenda como é o cimento com vegetais
A ideia da pesquisa é aplicar o CO2 gerado durante a produção de etanol de cana-de-açúcar, ajudando a reduzir as emissões do poluente, estimadas em 11,3 milhões de toneladas somente no Estado de São Paulo. Os resultados dos testes com o novo cimento são detalhados em artigo da revista científica Construction and Building Materials.
“A produção de cada tonelada de etanol gera aproximadamente 956,5 kg de CO₂. Contudo, o carbono presente no etanol tem origem vegetal, principalmente da cana-de-açúcar, no contexto brasileiro, e é capturado da atmosfera durante a fotossíntese”, afirma o químico Adriano Azevedo, pesquisador da FZEA, que participa do projeto.
“Assim, parte das emissões de CO₂ geradas no processo industrial, bem como todo o CO₂ emitido durante a combustão do etanol, pode ser compensada pelo crescimento da biomassa vegetal. Em um ciclo ideal, as emissões líquidas seriam próximas de zero, configurando o etanol como um biocombustível de baixo carbono.”
O que diz a ANP sobre o impacto
Segundo dados da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), o Estado de São Paulo foi, em 2020, o maior produtor de etanol do Brasil, com 14,7 milhões de metros cúbicos (m³), cerca de 45% da produção nacional. Das 360 unidades autorizadas pela ANP a produzir etanol, 149 estão localizadas em São Paulo, com capacidade instalada de 169,4 mil m³/dia.
“Estima-se que essa produção resulte na geração anual de aproximadamente 11,3 milhões de toneladas de CO₂”, relata o pesquisador. “Portanto, o desenvolvimento de tecnologias complementares para reaproveitamento e captura de carbono nesse contexto pode contribuir de forma decisiva para a descarbonização da matriz energética nacional, fortalecendo a sustentabilidade do setor de biocombustíveis e colaborando com os esforços globais de mitigação das mudanças climáticas.”
Qual a diferença para o cimento tradicional?
De acordo com Azevedo, o cimento proposto na pesquisa difere dos tradicionais, como o Portland, principalmente por utilizar óxido de magnésio (MgO) como matéria-prima principal, em vez de compostos à base de cálcio. “Eles apresentam pH [alcalinidade] elevado, geralmente entre 12,5 e 13, o que acelera a degradação das fibras vegetais incorporadas à matriz cimentícia, comprometendo a durabilidade do material”, descreve. “Já os cimentos formulados com MgO possuem um pH mais moderado, entre 10 e 10,5, o que reduz significativamente o ataque alcalino às fibras e permite que elas mantenham sua função estrutural por mais tempo.”
Como acontece a captura de CO₂?
“Além disso, o processo de cura adotado no projeto envolve a carbonatação acelerada, que não apenas contribui para a captura de CO₂, mas também reduz ainda mais o pH do compósito”, acrescenta Azevedo. “Essa diminuição da alcalinidade do meio reforça a preservação das fibras vegetais, melhorando a durabilidade e a ecoeficiência do material final.”
O processo de captura de CO₂ por materiais cimentícios ocorre por meio da reação entre espécies alcalinas presentes na matriz e o ácido carbônico (H₂CO₃), formado a partir da dissolução do CO₂ na água existente no sistema. No caso dos cimentos à base de óxido de magnésio (MgO), a principal espécie alcalina gerada é a brucita (hidróxido de magnésio).
“Os carbonatos de magnésio formados como produto da carbonatação tendem a se precipitar nos poros e vazios da estrutura do material”, relata o químico. “A formação desses produtos secundários preenche a microestrutura, aumentando a densidade, reduzindo a absorção de água e melhorando suas propriedades mecânicas.”
Veja o quanto é a capacidade do cimento:
Além do carbonato de magnésio anidro, sem água na composição, outros produtos de carbonatação podem se formar, como a nesquehonita, a hidromagnesita e a dypingita, dependendo da temperatura, umidade e concentração de CO₂. “Esses carbonatos hidratados contribuem não apenas para o aumento da densidade, mas também para a estabilidade química ao longo do tempo”, salienta o pesquisador.
“Como a reação de carbonatação consome espécies alcalinas, há uma progressiva redução do pH à medida que a reação avança. Além de contribuir para a melhoria das propriedades mecânicas, ela também favorece a durabilidade, especialmente quando fibras vegetais estão presentes, por reduzir sua degradação ao longo do tempo” – Adriano Azevedo
Os resultados dos testes indicam que o cimento desenvolvido na pesquisa foi capaz de capturar aproximadamente 100 quilos de CO₂ por metro cúbico de material. “Com base nisso, o projeto avançou para uma nova etapa, voltada ao aumento da taxa de captura e mineralização do CO₂, por meio da modificação das reações químicas iniciais do cimento magnesiano, o que é sugerido pela alteração do calor liberado na hidratação”, observa Azevedo.
“O próximo passo é submeter o compósito a uma atmosfera enriquecida com CO₂ para observar, em detalhe, como se dá a formação dos carbonatos de magnésio por meio da mineralização do dióxido de carbono, etapa essencial para o aprimoramento do desempenho técnico e ambiental do material.”
Quando o cimento com vegetais chega às lojas?
A pesquisa conta com a participação do professor Holmer Savastano Junior, da FZEA, e da professora Cise Unluer, do Departamento de Engenharia Mecânica, Aeroespacial e Civil da Universidade de Manchester (Reino Unido).
O projeto tem apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Os resultados dos testes com o novo tipo de cimento são apresentados no artigo Assessment of carbonation as a complementary strategy to increase the durability of Magnesium Oxysulfate (MOS)-based fiber cement boards.
[Texto: Júlio Bernardes. Jornal da USP]
