De acordo com o MIT, pesquisadores desenvolveram um método para usar lama levemente tratada, incluindo solo de um canteiro de obras, como moldes de ‘forma’ nos quais o concreto é despejado. A técnica utiliza impressão 3D e pode substituir o método mais caro de construir elaboradas formas de madeira para construção de concreto.
“O que demonstramos é que podemos essencialmente pegar o solo em que estamos pisando, ou resíduos de solo de um canteiro de obras, e transformá-lo em formas precisas, altamente complexas e flexíveis para estruturas de concreto personalizadas”, disse Sandy Curth, uma estudante de doutorado no Departamento de Arquitetura do MIT que ajudou a liderar o projeto.
A abordagem pode ajudar a construção baseada em concreto a ocorrer de forma mais rápida e eficiente. Também pode reduzir custos e emissões de carbono.
“Ele tem potencial para impacto imediato e não exige mudança na natureza do setor de construção”, disse Curth, que também é diretor da Programmable Mud Initiative.
Curth foi coautor de vários artigos sobre o método, mais recentemente, ‘EarthWorks: Zero waste 3D printed earthen formwork for shape-optimized, reinforced concrete construction’, publicado no periódico Construction and Building Materials. Curth escreveu o artigo com nove coautores, incluindo Natalie Pearl, Emily Wissemann, Tim Cousin, Latifa Alkhayat, Vincent Jackow, Keith Lee e Oliver Moldow, todos estudantes do MIT; e Mohamed Ismail da University of Virginia.
Os dois últimos coautores do artigo são Lawrence Sass, professor e presidente do Computation Group no Departamento de Arquitetura do MIT, e Caitlin Mueller, professora associada do MIT no Departamento de Arquitetura e no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Sass é o orientador de pós-graduação de Curth.
A estrutura
Embora possa parecer um material incomum em comparação com a solidez da fôrma de madeira, o solo é firme o suficiente para lidar com concreto derramado. O método EarthWorks, como é conhecido, introduz alguns materiais aditivos, como palha, e um revestimento tipo cera para o material do solo para evitar que qualquer água escorra do concreto. Usando impressão 3D em larga escala, os pesquisadores podem pegar o solo de um canteiro de obras e imprimi-lo em um formato de fôrma personalizado.
“O que fizemos foi criar um sistema em que usamos o que é amplamente direto, tecnologia de impressão 3D em larga escala, e tornando-a altamente funcional para o material”, disse Curth. “Encontramos uma maneira de fazer fôrmas que são infinitamente recicláveis. É apenas sujeira.”
Além do custo e da facilidade de aquisição dos materiais, o método oferece pelo menos duas outras vantagens inter-relacionadas. Uma é ambiental: a construção em concreto é responsável por até 8% das emissões globais de carbono, e essa abordagem suporta reduções substanciais de emissões – tanto pelo próprio material de fôrma quanto pela facilidade de moldar o concreto resultante para usar apenas o que é estruturalmente necessário. Usando um método chamado otimização de forma, desenvolvido para concreto armado em pesquisas anteriores por Ismail e Mueller, é possível reduzir as emissões de carbono de estruturas de concreto em mais de 50%.
“A técnica EarthWorks aproxima essas estruturas complexas e otimizadas muito mais da realidade construída, oferecendo uma técnica de fabricação de baixo custo e baixo carbono para cofragens que pode ser implantada em qualquer lugar do mundo”, disse Mueller.
“É uma tecnologia facilitadora para tornar edifícios de concreto armado muito, muito mais eficientes em termos de materiais, o que tem um impacto direto nas emissões globais de carbono”, disse Curth.
De forma mais geral, o método EarthWorks permite que arquitetos e engenheiros criem formas de concreto personalizadas mais facilmente, devido à flexibilidade do material de fôrma. É mais fácil moldar concreto em uma forma incomum ao moldá-lo com solo, não com madeira.
“O legal aqui é que conseguimos criar elementos de construção com formato otimizado pelo mesmo tempo e energia que seriam necessários para criar elementos de construção retilíneos”, disse Curth.
Projeto de grupo
Como Curth observa, os projetos desenvolvidos pelo grupo Programmable Mud são altamente colaborativos. Ele enfatiza os papéis desempenhados por Sass, um líder no uso da computação para ajudar a desenvolver moradias de baixo custo, e Mueller, cujo trabalho também implementa novos métodos computacionais para avaliar ideias estruturais inovadoras em arquitetura.
“O concreto é um material maravilhoso quando usado de forma pensada e eficiente, o que está inerentemente conectado à forma como ele é moldado”, disse Mueller. “No entanto, as formas mínimas que emergem da otimização estão em desacordo com as lógicas de construção convencionais. É muito emocionante avançar uma técnica que subverte essa suposta troca, mostrando que a complexidade orientada ao desempenho pode ser alcançada com baixas emissões de carbono e baixo custo.”
Enquanto terminava seu doutorado no MIT, Curth também fundou uma empresa, a FORMA Systems, por meio da qual ele espera levar o método EarthWorks para a indústria da construção. Usar essa abordagem significa que os construtores precisariam ter uma grande impressora 3D no local. No entanto, eles também economizariam significativamente em custos de materiais, de acordo com Curth.
Mais adiante, Curth prevê um momento em que o método poderá ser usado não apenas para cofragens, mas para construir modelos para, digamos, edifícios residenciais de dois andares feitos inteiramente de terra.
“As pessoas constroem com terra desde que temos prédios, mas, dadas as demandas contemporâneas por prédios urbanos de concreto, essa abordagem basicamente desvincula o custo da complexidade”, disse Curth. “Eu garanto que podemos começar a fazer prédios de alto desempenho por menos dinheiro.”
O projeto foi apoiado pelo Sidara Urban Research Seed Fund, administrado pelo Leventhal Center for Advanced Urbanism do MIT e pelo lyndaLABS. Para saber mais sobre o projeto do MIT acesse o site.
