O concreto é o material mais utilizado na construção no Chile e no mundo. Porém, sua produção implica um alto custo ambiental e econômico, o que demanda soluções inovadoras que permitam otimizar seu desempenho.
Embora existem aditivos químicos que melhoram suas propriedades e substitutos do cimento que aportam uma maior sustentabilidade, os requerimentos atuais da indústria são tão altos, que se tem explorado alternativas como a produção de bioconcreto. Estes são caracterizados por sua capacidade de auto-reparação em caso de fissuras, o que aumenta sua vida útil.
Neste contexto, a Universidade de Santiago impulsa o projeto Fondef (Fundo para a Promoção do Desenvolvimento Científico e Tecnológico) “Desenvolvimento de um bioaditivo para melhorar o desempenho do concreto”, que busca aumentar sua resistência e durabilidade, reduzindo ao mesmo tempo seu impacto ambiental. A pesquisa conta com o financiamento da ANID (Agência Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento), a colaboração do CTeC, as empresas Polpaico e Melón, e o apoio da Direção de Gestão Tecnológica da Vriic.
“Neste ano nos focaremos em desenvolver um aditivo líquido com esporos bacterianos ativos, que é incorporado durante o misturado do concreto. As bactérias que serão utilizadas têm a capacidade de precipitar cálcio e gerar estruturas microcristalinas dentro da matriz cimentícia, melhorando sua resistência e reduzindo a retração volumétrica”, afirma o Dr. Leonardo Brescia, diretor do projeto e acadêmico do Departamento de Engenharia em Obras Civis da Faculdade de Engenharia.
Um dos grandes desafios do uso do concreto tradicional é sua alta necessidade de água e cimento, o que encarece sua produção e aumenta a pegada ambiental da construção. “Ao melhorar a resistência mecânica através de bioaditivos, é possível reduzir a quantidade de cimento necessária para alcançar resistências estruturais padrão, com a consequente poupança económica e ambiental”, destaca o pesquisador.
Desta forma, espera-se reduzir o consumo de cimento, prolongar a vida útil das estruturas e avançar para uma indústria da construção mais sustentável e competitiva.
Colaboração interdisciplinar
A nível da Usach, a pesquisa articula a colaboração das Faculdades de Engenharia e de Química e Biologia, através de um foco interdisciplinar que integra microbiologia, ciência de materiais e engenharia estrutural.
É assim que participam o Laboratório de Sistemas e Materiais de Construção que dirige o Dr. Leonardo Brescia; o Laboratório de Microbiologia Molecular do Departamento de Química e Biologia, a cargo do pesquisador Dr. Felipe Arenas e o Laboratório da Área de Materiais do Departamento de Engenharia Metalúrgica, liderado pelo Dr. Rodrigo Allende. Também será adicionado o trabalho do diretor alterno do projeto, o Dr. Carlos Guzmán, experto em modelação de materiais e estruturas do grupo Master e a pesquisadora, a Dra. Angela Plaza, como ponte entre a área de microbiologia e engenharia.
“O trabalho e os resultados conseguidos, sustentam-se na experiência e expertise em diferentes áreas desta equipe, com capacidades para desenvolver um produto tecnológico que entrega soluções às necessidades da indústria e da sociedade”, enfatiza o Dr. Brescia.
O projeto terá uma duração de 24 meses e considera cinco etapas. A primeira é a geração de mutações genéticas controladas nas bactérias para assegurar sua proteção intelectual e melhorar seu comportamento em meios alcalinos, enquanto na segunda será realizada a validação experimental em laboratório, através de ensaios de resistência com diferentes formulações bacterianas.
Posteriormente na terceira etapa, vai se avaliar o desempenho em condições reais. “Na fase de validação vai se trabalhar em um parque industrial, onde serão construídos protótipos de concreto para avaliar sua evolução em um ambiente real. Esta vai se realizar com o apoio do CTeC, além das empresas Melón e Polpaico, que vão colaborar nos ensaios a nível experimental”, explica o Dr. Brescia.
Após essa etapa, será feita a modelação computacional e a análise estrutural, que permitam estimar a potencial poupança no uso de materiais e estudar novas aplicações como a impressão 3D. A pesquisa fechará com o desenvolvimento das especificações técnicas do produto, incluindo estabilidade, métodos de uso e armazenamento.
Maturidade tecnológica
É importante ressaltar que o projeto contempla a aquisição de equipamento especializado, como câmaras climáticas, misturadores industriais, uma prensa, um extrator de testemunhos e sistemas de aumento da escala de produção.
“Esses recursos permitirão validar o desempenho do bioaditivo e avançar para um nível de maturidade tecnológica próxima ao TRL 6, o que abre a possibilidade de aumentar a solução para empreendimentos científicos ou processos de licenciamento comercial”, específica o acadêmico.