Esses químicos decifraram o código do concreto romano de longa duração

O químico do MIT, Admir Masic, realmente esperava que seu experimento não explodisse.

Masic e seus colegas estavam tentando recriar uma antiga técnica romana para fazer concreto, uma mistura de cimento, cascalho, areia e água. Os pesquisadores suspeitaram que a chave era um processo chamado “mistura a quente”, no qual grânulos secos de óxido de cálcio, também chamados de cal virgem, são misturados com cinzas vulcânicas para fazer o cimento. Em seguida, a água é adicionada.

A mistura a quente, eles pensaram, acabaria por produzir um cimento que não era completamente liso e misturado, mas continha pequenas rochas ricas em cálcio. Essas pequenas rochas, onipresentes nas paredes dos edifícios de concreto dos romanos, podem ser a chave para explicar por que essas estruturas resistiram à devastação do tempo.

Não é assim que o cimento moderno é feito. A reação da cal virgem com a água é altamente exotérmica, o que significa que pode produzir muito calor – e possivelmente uma explosão.

“Todo mundo dizia: ‘Você é louco’”, diz Masic.

Mas nenhum big bang aconteceu. Em vez disso, a reação produziu apenas calor, um suspiro úmido de vapor d’água – e uma mistura de cimento semelhante aos romanos com pequenas rochas brancas ricas em cálcio.

Os pesquisadores tentam há décadas recriar a receita romana para a longevidade do concreto – mas com pouco sucesso. A ideia de que a mistura quente era a chave era um palpite.

Masic e seus colegas se debruçaram sobre os textos do arquiteto romano Vitrúvio e do historiador Plínio, que ofereciam algumas pistas sobre como proceder. Esses textos citavam, por exemplo, especificações rígidas para as matérias-primas, como que o calcário que dá origem à cal virgem deve ser muito puro, e que misturar cal virgem com cinza quente e depois adicionar água poderia produzir muito calor.

As rochas não foram mencionadas, mas a equipe sentiu que eram importantes.

“Em todas as amostras que vimos do antigo concreto romano, você pode encontrar essas inclusões brancas”, pedaços de rocha embutidos nas paredes. Por muitos anos, diz Masic, a origem dessas inclusões não era clara – os pesquisadores suspeitavam da mistura incompleta do cimento, talvez. Mas estamos falando dos romanos altamente organizados. Qual a probabilidade de que “todo operador [was] não misturando corretamente e cada [building] tem uma falha?”

E se, sugeriu a equipe, essas inclusões no cimento fossem realmente um recurso, não um bug? As análises químicas dos pesquisadores dessas rochas incrustadas nas paredes do sítio arqueológico de Privernum, na Itália, indicaram que as inclusões eram muito ricas em cálcio.

Isso sugeria a tentadora possibilidade de que essas rochas pudessem estar ajudando os edifícios a se curarem de rachaduras devido ao intemperismo ou mesmo a um terremoto. Um suprimento pronto de cálcio já estava disponível: ele iria se dissolver, penetrar nas rachaduras e recristalizar. Voilá! Cicatriz cicatrizada.

Mas a equipe poderia observar isso em ação? O primeiro passo foi recriar as rochas por meio de mistura quente e esperar que nada explodisse. Etapa dois: teste o cimento de inspiração romana. A equipe criou concreto com e sem o processo de mistura a quente e os testou lado a lado. Cada bloco de concreto foi quebrado ao meio, os pedaços colocados a uma pequena distância um do outro. Em seguida, a água escorria pela rachadura para ver quanto tempo demorava até que a infiltração parasse.

“Os resultados foram impressionantes”, diz Masic. Os blocos que incorporam cimento misturado a quente cicatrizam dentro de duas a três semanas. O concreto produzido sem cimento misturado a quente nunca cicatrizou, relata a equipe em 6 de janeiro em Avanços da ciência.

Decifrar a receita pode ser uma benção para o planeta. O Panteão e sua cúpula de concreto alta e detalhada duram quase 2.000 anos, por exemplo, enquanto as estruturas modernas de concreto têm uma vida útil de talvez 150 anos, e esse é o melhor cenário possível (SN: 10/02/12). E os romanos não tinham barras de reforço de aço escorando suas estruturas.

Substituições mais frequentes de estruturas de concreto significam mais emissões de gases de efeito estufa. A fabricação de concreto é uma enorme fonte de dióxido de carbono para a atmosfera, portanto, versões mais duradouras podem reduzir essa pegada de carbono. “Produzimos 4 gigatoneladas por ano desse material”, diz Masic. Essa manufatura produz até 1 tonelada métrica de CO2 por tonelada métrica de concreto produzido, atualmente representando cerca de 8% do CO2 global anual2 emissões.

Ainda assim, diz Masic, a indústria do concreto é resistente a mudanças. Por um lado, há preocupações sobre a introdução de uma nova química em uma mistura testada e comprovada com propriedades mecânicas bem conhecidas. Mas “o principal gargalo do setor é o custo”, diz ele. O concreto é barato e as empresas não querem se precificar fora da concorrência.

Os pesquisadores esperam que a reintrodução dessa técnica que resistiu ao teste do tempo e que pode envolver pouco custo adicional de fabricação possa responder a essas duas preocupações. Na verdade, eles estão apostando nisso: Masic e vários de seus colegas criaram uma startup que eles chamam de DMAT que atualmente está buscando dinheiro inicial para começar a produzir comercialmente o concreto misturado a quente de inspiração romana. “É muito atraente simplesmente porque é um material de milhares de anos.”

Deixe uma resposta