Pesquisadores do MIT conseguiram visualizar, pela primeira vez, a sequência química que ocorre quando dióxido de carbono é injetado em pasta de cimento fresca. O estudo, publicado no Journal of the American Ceramic Society, detalha como a interação entre o CO2 e os componentes do cimento altera a microestrutura do material durante as primeiras horas de endurecimento. A observação foi possível graças ao uso de espectroscopia Raman, técnica que permitiu identificar reações químicas fugazes que, até então, eram invisíveis aos métodos convencionais de análise.

O trabalho liderado por Admir Masic e Marcin Hajduczek, do MIT Concrete Sustainability Hub, esclarece por que o concreto com CO2 injetado apresenta maior resistência inicial. Segundo a pesquisa, a injeção do gás não apenas armazena carbono, mas reconfigura a forma como o material ganha solidez, um processo que agora pode ser melhor controlado para otimizar a fabricação de componentes de construção civil mais eficientes.

O mecanismo da reação química

A injeção de CO2 altera drasticamente a química inicial da pasta de cimento. Ao ser introduzido, o gás dissolve-se na solução de poros e reage com o cálcio liberado pelo clínquer, precipitando-se como carbonato de cálcio. Esse processo reduz temporariamente a alcalinidade do meio, o que retarda a hidratação convencional. Sem o cálcio disponível, os silicatos formam um gel de sílica distribuído por toda a matriz, criando um molde temporário que dita a estrutura final do material endurecido.

À medida que a hidratação retoma seu curso normal, esse gel de sílica reage com o hidróxido de cálcio recém-formado, convertendo-se rapidamente em silicato de cálcio hidratado (C-S-H). É esse composto, o principal agente aglutinante do cimento, que confere resistência ao produto final. A presença do gel garante que o C-S-H seja distribuído de maneira muito mais uniforme do que na hidratação tradicional, resultando em uma microestrutura mais coesa e forte.

Impacto na resistência e sustentabilidade

Os resultados indicam um ganho de 13% na resistência à compressão em apenas 24 horas para amostras com 1% de CO2 por peso de cimento, em comparação com misturas de referência. Essa maior uniformidade estrutural sugere que a injeção de carbono pode ser uma ferramenta valiosa para a engenharia de materiais, permitindo a criação de concretos com desempenho mecânico superior sem a necessidade de aumentar o consumo de cimento, um dos maiores emissores globais de gases de efeito estufa.

Para o setor de construção, a descoberta oferece uma base científica sólida para a adoção de tecnologias de captura e uso de carbono. Embora o potencial de armazenamento de CO2 no concreto não compense todas as emissões do processo de produção, a capacidade de aumentar a resistência mecânica reduz a quantidade total de material necessária em grandes obras, gerando um efeito de sustentabilidade indireta que interessa tanto a reguladores ambientais quanto a construtoras buscando reduzir sua pegada de carbono.

Limites e desafios futuros

A dosagem do CO2 permanece como o principal desafio técnico. O estudo aponta que o excesso de gás pode levar ao aprisionamento precoce do cálcio em carbonatos, impedindo a formação do gel de sílica e prejudicando a qualidade do cimento. O equilíbrio químico é, portanto, o fator determinante para o sucesso da aplicação industrial, exigindo maior precisão nos processos de mistura em larga escala.

Além disso, a equipe do MIT destaca que a medição direta das propriedades mecânicas desse gel de sílica ainda é um passo necessário para compreender plenamente os limites dessa tecnologia. A transição da escala laboratorial para o canteiro de obras exigirá que as empresas consigam replicar esse controle químico em condições variáveis, garantindo a estabilidade do produto em diferentes climas e composições de mistura.

O entendimento desse processo químico abre caminho para otimizar o uso do concreto como um sumidouro de carbono. Com a visualização do fenômeno, a indústria deixa de operar por tentativa e erro e passa a ter um modelo preditivo para a injeção de CO2.

Com reportagem de Brazil Valley

Source · MIT News