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04/05/2013

Pesquisadores da USP desenvolvem cimento ecoeficiente


Fapesp

Uma tecnologia desenvolvida por pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) pode auxiliar a indústria cimenteira a atingir dois objetivos: dobrar a produção de cimento para atender a demanda mundial e diminuir a pegada de carbono, uma vez que o setor é um dos que mais emitem dióxido de carbono (CO2) na atmosfera.

Os pesquisadores criaram uma formulação que substitui grande parte do material responsável pela emissão de CO2 na fabricação do produto, diminuindo a concentração de material reativo produzido a altas temperaturas na composição de cimentos e, consequentemente, na de concretos e argamassas de revestimento, mantendo a resistência dos materiais.

A tecnologia foi testada em laboratório e despertou o interesse de empresas, que analisam a viabilidade do uso em escala na fabricação do material – o segundo mais produzido e consumido no mundo, atrás apenas dos alimentos.

“Em alguns experimentos em laboratório conseguimos reduzir em mais de 70% a quantidade de ligante [fração do cimento com capacidade de reagir com água] em concretos de alta resistência com um produto feito com a formulação”, disse Vanderley Moacyr John, professor do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP e um dos coordenadores do projeto. “Recentemente, conseguimos adaptar a formulação para concretos de mais baixa resistência com metade do ligante usado em um produto convencional.”

De acordo com o pesquisador, que conduziu um projeto com apoio da FAPESP, o cimento tradicional – chamado Portland – é composto basicamente por argila e calcário – materiais extraídos de jazidas, posteriormente moídos e que, quando fundidos em fornos a 1,5 mil graus Celsius, se transformam em pequenas bolotas de clínquer. Esses grãos de clínquer são misturados e moídos com gipsita – a matéria-prima do gesso – até virarem cimento.

Para produzir uma tonelada de clínquer, no entanto, a indústria cimenteira emite entre 800 e mil quilos de dióxido de carbono, incluindo aí o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil para manter os fornos em funcionamento.

A fim de diminuir as emissões de CO2 na produção de clínquer, nas últimas décadas as indústrias cimenteiras começaram a substituir parte do material por escória de alto-forno – um resíduo da siderurgia – e, mais recentemente, por cinza volante – resíduo de termelétricas a carvão.

O problema dessas duas soluções, contudo, é que a indústria do aço – também altamente emissora de CO2 – e a geração de cinza volante não crescem na mesma velocidade das cimenteiras, inviabilizando as estratégias no longo prazo. “As estratégias utilizadas hoje para mitigar as emissões de CO2 pela indústria cimenteira são insuficientes”, avaliou John.

“Como a escala de produção de cimento é de 3,5 bilhões de toneladas por ano e estima-se que a produção global desse material chegará a 5,5 bilhões anuais até 2050, as indústrias cimenteiras poderão ser responsáveis por até 30% do total das emissões mundiais de CO2, superando muitos países isoladamente”, disse.

Viabilidade técnica

A nova formulação de filler com granulometria controlada, combinada com o uso de dispersantes, abre a janela para produção de cimento com até 70% do material em sua composição, sem perder e até mesmo aumentar a confiabilidade do produto. Dessa forma, a tecnologia permitiria à indústria dobrar a produção de cimento, sem a necessidade de construir mais fornos ou produzir mais clínquer.

O grande desafio, no entanto, é viabilizar a tecnologia na escala da indústria cimenteira e de forma competitiva. “A tecnologia para moer partículas com granulometria controlada já existe, mas nunca ninguém a operou na escala da indústria cimenteira”, afirmou John.

“Será preciso produzir entre 2 e 3 bilhões de toneladas de filler com partículas com tamanho controlado e mais finas do que talco”, comparou.

Segundo os pesquisadores, vários materiais podem ser usados para produzir filler. O pó de calcário, no entanto, atualmente é o melhor candidato para substituir parcialmente o clínquer na formulação de cimento porque oferece menores riscos à saúde do que outros fillers biopersistentes.

Há outros grupos tentando utilizar quartzo finamente moído para essa finalidade. Entretanto, se usado de forma descontrolada, o material pode ser aspirado e causar silicose.

“Não é qualquer material finamente moído que pode ser utilizado para esse fim. É preciso levar em conta questões como a segurança do trabalhador da indústria da construção”, disse Damineli.

A tecnologia desenvolvida pelos pesquisadores da USP despertou o interesse de empresas como a InterCement, a holding para negócios de cimento do grupo Camargo Corrêa. A empresa financia a reforma de um prédio no Departamento de Construção Civil da Poli para sediar um centro de pesquisa em construção sustentável. Coordenado pelos professores John e Pileggi, o centro de pesquisa deverá iniciar suas atividades ainda este ano e, entre outras atividades, deverá avançar no desenvolvimento do cimento ecoeficiente.