Concrete sustenta quase tudo o que os seres humanos constroem, desde blocos de apartamentos a túneis. No entanto, o mesmo material que apoia as nossas vidas também é responsável por uma parte significativa das emissões globais de carbono. Na Austrália, uma equipa de investigadores diz agora que um resíduo industrial teimoso 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. Produzem-se, em todo o mundo, cerca de 30 mil milhões de toneladas de betão por ano. Isto equivale a aproximadamente 952 toneladas por segundo.
Esta produção em excesso tem um custo climático. O betão convencional, 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 está, em grande medida, no cimento. Produzi-lo significa aquecer calcário e outras matérias-primas a mais de 1.400°C em enormes fornos. Isso exige grandes quantidades de energia fóssil e também liberta CO₂ que está preso no próprio calcário.
O betão é simultaneamente um símbolo do progresso humano e um dos materiais mais poluentes que produzimos em escala.
À medida que a urbanização continua e os grandes projetos de infraestrutura prosseguem, a procura de cimento não está a diminuir. Por isso, 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‑espodumena delitiada
Um candidato particularmente invulgar surgiu na indústria do lítio. O lítio é central para baterias de veículos elétricos, armazenamento na rede e eletrónica de consumo. A sua extração e refinação geram montanhas de sobras.
Entre estas sobras encontra-se um subproduto mineral com um nome difícil: β‑espodumena delitiada, muitas vezes abreviado para DβS. Durante a extração de lítio, o minério de espodumena é processado para remover o lítio. O que fica para trás acaba geralmente como pó, resíduos finos ou pedaços classificados como desperdício.
Estes materiais são frequentemente armazenados em pilhas (stockpiles) ou enterrados. Essa abordagem ocupa terreno e levanta questões de longo prazo sobre lixiviação e contaminação.
Equipa da Universidade de Flinders transforma um problema num recurso
Na Universidade de 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-silicatos reagem com soluções alcalinas. Cinzas volantes de centrais a carvão ou escórias 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 às cinzas volantes, mas com uma carga ambiental muito menor.
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, experimentaram diferentes proporções de DβS e compararam os resultados com misturas mais convencionais. O objetivo era encontrar uma fórmula que endurecesse de forma fiável e resistisse a esforços mecânicos.
A melhor mistura não se limitou a funcionar. Igualou e, nalguns casos, superou a resistência de alguns betões convencionais. Também se comparou favoravelmente com geopolímeros baseados em cinzas volantes, ao mesmo tempo que aproveitou um fluxo de resíduos que deverá crescer à medida que a produção de lítio aumentar.
- Maior resistência: algumas misturas com DβS apresentaram elevada resistência à compressão, uma métrica-chave para betão estrutural.
- Maior durabilidade: testes laboratoriais indicaram resistência promissora à fissuração e à degradação a longo prazo.
- Menor pegada: a utilização 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 calor adicional durante a cura, o que pode voltar a elevar o balanço de emissões.
Porque é que esta abordagem melhora a equação climática
Esta investigação insere-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 procuram manter os materiais em uso pelo maior tempo possível.
Aqui, o ciclo liga duas indústrias gigantes: armazenamento de energia e construção.
- A extração de lítio gera resíduos de DβS.
- O DβS é reaproveitado como componente-chave em betão geopolimérico.
- O betão geopolimérico reduz a necessidade de novo cimento e diminui as emissões.
- Menos resíduos acabam em barragens de rejeitos ou aterros, reduzindo o risco ambiental.
À medida que veículos elétricos, baterias domésticas e redes com elevada integração de renováveis se multiplicam, espera-se que a procura de lítio cresça 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 “limpar” o betão
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 ajudem o betão a durar mais, para que se use menos ao longo do tempo.
Algumas outras ideias em cima da mesa
- “Biocimento” baseado em bactérias: pós com bactérias dormentes que podem ser ativadas com água, ureia e cálcio para criar cimento in situ.
- Betão autorregenerativo: 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 o cimento que substituem parcialmente o clínquer, o componente com maior intensidade carbónica do cimento.
Estas abordagens diferem em maturidade e escala. Algumas já chegaram a projetos de demonstração e a pontes-piloto; outras ainda estão em fase de bancada nos laboratórios. Todas partilham o mesmo objetivo básico: reduzir o custo climático e de recursos de um dos materiais de construção favoritos da humanidade.
Do laboratório ao estaleiro: perguntas que ainda ficam
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. Espera-se que edifícios e pontes durem décadas, resistam às intempéries e suportem fogo e sismos.
Qualquer nova receita de betão tem de passar por certificação rigorosa, testes em grande escala e ensaios no mundo real. Engenheiros e reguladores vão querer saber como este material se comporta sob cargas repetidas, em climas frios, em zonas costeiras com spray salino e sob ataque químico de sais descongelantes ou esgotos.
| Desafio | Questão-chave |
|---|---|
| Escalar o abastecimento | Existe uma fonte fiável e de longo prazo de DβS perto dos principais polos de construção? |
| Controlo de qualidade | Quão variável é o DβS entre diferentes minas e refinarias, e será possível normalizar as misturas? |
| Regulamentação | 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 dependeriam de importações, o que reduziria o benefício ambiental se for necessário transporte a longa distância.
Conceitos-chave por detrás deste betão “verde”
Dois termos estão no centro desta história.
Geopolímero: um tipo de ligante inorgânico formado quando materiais alumino-silicatos reagem com soluções alcalinas. Ao contrário do cimento tradicional, os geopolímeros não exigem a mesma produção de clínquer a alta temperatura. Isso traduz-se, geralmente, em menores emissões de CO₂, sobretudo quando as matérias-primas são subprodutos ou resíduos.
β‑espodumena delitiada (DβS): uma fase mineral que permanece após a extração de lítio do minério de espodumena. Depois de removido o lítio, o material tem hoje pouca utilidade comercial e é geralmente tratado como resíduo. A sua composição química, contudo, torna-o adequado para ser usado como ingrediente em ligantes geopoliméricos.
Ao tratar sobras industriais como potenciais recursos, os investigadores estão a começar a reduzir o custo climático do nosso ambiente construído.
O que isto pode significar na prática
Se o betão geopolimérico à base de DβS chegar à escala comercial, poderá encontrar utilização inicial em aplicações não críticas: pavimentos, muros de contenção, edifícios de baixa altura ou blocos pré-fabricados. Estes setores tendem a estar mais abertos a novos materiais do que torres de grande altura 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 residenciais ou armazéns logísticos construídos em parte com subprodutos da refinação de lítio. Ou fábricas de baterias construídas com betão que contém resíduos das suas próprias cadeias de abastecimento.
A lição mais ampla vai além de um fluxo específico de resíduos. Um pensamento semelhante pode aplicar-se a outros resíduos: rejeitos da mineração de metais, subprodutos de fábricas químicas ou cinzas de centrais de biomassa. Cada caso exigirá verificações toxicológicas cuidadosas e engenharia robusta, mas cada um oferece uma oportunidade de reduzir simultaneamente resíduos e emissões.
O betão talvez nunca seja perfeitamente limpo. Ainda assim, ao ajustar a sua receita 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 ter uma pegada mais leve.
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