A indústria da construção é uma das maiores do mundo, e o cimento e o concreto são literalmente os blocos de construção de seu sucesso. Evoluindo de cavernas pré-históricas para os arranha-céus de hoje, as estruturas de concreto têm e continuarão sendo componentes vitais da civilização moderna, fornecendo apoio confiável e duradouro a edifícios, estradas, pontes, túneis e barragens. É tanto que o concreto é o material mais consumido da Terra, perdendo apenas para a água, enquanto o aço usado para reforçar é de longe o metal mais usado. Mas isso não ocorre sem altos custos ambientais: o concreto é responsável por 8% das emissões globais de CO2, muitas das quais vêm da extração e transporte de materiais agregados, como areia, cascalho e pedra triturada.
Grande parte de construir cidades mais saudáveis é tornar o concreto mais sustentável, mas isso vem com muitos desafios. Parar a produção de concreto simplesmente não é possível, e substituí-lo inteiramente é mais uma abordagem de longo prazo que ainda parece fora de alcance. Então, hoje, trata-se de encontrar maneiras de diminuir os efeitos ambientais do material sem comprometer seu alto desempenho. Mas onde procurar? Pesquisas recentes sugerem que uma solução pode ser encontrada nos resíduos industriais reciclados, particularmente em um subproduto da fabricação de aço denominada escória de aço. Abaixo, revelaremos seu potencial promissor na indústria de arquitetura e construção.
Substituindo agregados naturais por resíduos industriais
Os agregados são um dos componentes mais cruciais do concreto; cerca de três quartos de seu volume são compostos de agregados finos e grossos unidos com cimento. Isso significa que todas as propriedades fundamentais do concreto - durabilidade, resistência mecânica, manutenção etc. - estão altamente ligadas à qualidade e tipo de agregado. Usados incansavelmente por décadas, a maioria dos agregados naturais tradicionalmente usados para misturas de concreto é escassa, mostra problemas relacionados à durabilidade e sua mineração causou imensas quantidades de poluição. Como este estudo de 2021 sugere, “o uso descontrolado de recursos naturais trouxe sérios problemas ambientais por muitos anos. Por exemplo, areia e cascalho retirados de camas de riachos causaram danos ambientais.” A substituição do agregado natural se torna uma solução alternativa para combater a sustentabilidade.
Embora seu potencial arquitetônico em larga escala ainda esteja sendo estudado e testado, a escória de aço pode ter um futuro promissor na indústria da construção como um substituto parcial para cimento ou agregado. Várias investigações exploraram isso ao longo dos anos, e muitos pesquisadores e engenheiros já acharam possível usar a escória de aço como um agregado de concreto adequado. Considerado um dos resíduos mais encorajadores, a escória de aço é um subproduto inevitável da produção de aço. É produzido em grandes quantidades durante a separação do aço fundido de impurezas em fornos de fabricação de aço. A escória ocorre como um líquido fundido e é uma solução complexa de silicatos e óxidos que solidifica no resfriamento, resultando em um material granular vítreo que é então esmagado no tamanho apropriado para uso como um agregado em concreto (ou mais processado para produzir para produzir outros produtos).
A escória é abundante e potencialmente valiosa. "A indústria global de fabricação de aço produz mais de 130 milhões de toneladas de escória de aço todos os anos", diz o engenheiro Biplob Pramanik, da Universidade RMIT de Melbourne. De acordo com dados da World Steel Association, 15,7 milhões de toneladas dessa escória de aço emergem como um subproduto apenas na Europa, dos quais 11,5 milhões de toneladas são recicladas. A enorme quantidade de escória de aço produzida por siderúrgicas em todo o mundo é um importante motivador para reciclar o material, ainda mais sabendo que seria descartado.
Resistência melhorada, durabilidade e sustentabilidade ambiental
O uso de escória de aço no concreto reduz, em última análise, a quantidade de resíduos gerados pela indústria siderúrgica. Os resíduos industriais são altamente contaminantes, portanto, dar um novo valor é uma ótima maneira de contribuir para a economia circular. Ao mesmo tempo, o concreto de escória de aço reduz a necessidade de materiais agregados virgens, impedindo a extração de recursos naturais limitados e reduzindo as emissões de CO2, mantendo as excelentes qualidades físicas do concreto.
Como não é possível interromper a produção de cimento e concreto, seria melhor se voltar para a reciclagem de resíduos industriais, que é outro problema ambiental, como uma solução alternativa para o problema atual. - Gencel et al., 2021
Outra razão pela qual o concreto de escória de aço reuniu muita atenção nos últimos anos é que ele fornece uma série de benefícios além de sua sustentabilidade ambiental. Quando curado, as partículas de escória de aço se tornam parte integrante da matriz de concreto, atuando como um enchimento e ajudando a melhorar a densidade do concreto - que, por sua vez, melhora sua resistência a cargas e durabilidade.
Como a escória de aço é um material muito denso e duro, é resistente a intemperismo e rompimento e pode suportar mais carga e pressão do que os agregados tradicionais, como brita e calcário triturado. De fato, os cientistas australianos fizeram um novo concreto com resíduos de aço e os resultados foram 17% mais fortes. Outros descobriram que as amostras com agregado de escória de aço apresentaram resistência compressiva significativamente mais alta do que as amostras com calcário triturado e que o volume de poros permeáveis diminuiu com o aumento da taxa de escória de aço, o que concede melhor trabalhabilidade para concretagem e acabamento. Ele também possui um coeficiente menor de expansão térmica do que os agregados tradicionais, o que significa que pode reduzir as trincas de encolhimento em estruturas de concreto.
A escória de aço pode proporcionar grandes benefícios, tanto em termos de ambiente, economia e desenvolvimento sustentável. Ele pode substituir o cimento Portland em até 45% por valores significativos de resistência à compressão. - Gencel et al., 2021
Um material disruptivo com potencial extraordinário
Devido à sua resistência mecânica, porosidade, resistência ao desgaste e absorção de água, a escória de aço já está sendo usada como um agregado miúdo e graúdo para misturas de estradas de asfalto, bem como uma matéria-prima para o clínquer, como lastro para ferrovias e como material de enchimento em várias escavações. Graças a pesquisas e testes avançados, seu uso no concreto é cada vez mais reconhecido por suas propriedades ambientais e físicas, o que provavelmente significa que em breve poderá se expandir para outros usos. Por exemplo, como um material adequado para estruturas de concreto de alta resistência, como tabuleiros de ponte e lajes de arranha-céus, ou para qualquer outro edifício que seria tradicionalmente construído em concreto tradicional e poderia usar a durabilidade e a sustentabilidade extras. Engenheiros, arquitetos e designers podem aproveitar essas qualidades promissoras e usar o material em busca de edifícios mais saudáveis e melhores.
É importante notar, no entanto, que o concreto de escória de aço não é tão bem estudado quanto o concreto tradicional, e a maneira como é desenvolvida hoje ainda tem algumas limitações - entre elas, o potencial de expansão devido à presença de ferro na escória e outras reações com componentes de concreto que podem ser indesejáveis a longo prazo. Mesmo assim, trata-se de um material com potencial extraordinário. E enquanto o mundo só fica mais quente, sempre valerá a pena explorar materiais inovadores dessa natureza.
