Petros Sideris é professor assistente no Zachry Department of Civil & Environmental Engineering da Texas A&M University. Ele começou a olhar para a impressão 3D de construção como uma alternativa à construção tradicional há mais de cinco anos, e sua pesquisa se concentrou em estruturas impressas em 3D de concreto e como elas funcionam sob condições de serviço e eventos extremos, como terremotos. Ele não começou a pesquisar o potencial do concreto de cânhamo impresso em 3D.
Ao longo de sua pesquisa na ampla área de estruturas de concreto, Petros Sideris realizou testes estruturais em larga escala, modelagem computacional de estruturas e modelagem em nível de material.
Quando ouviu pela primeira vez sobre impressão 3D de construção, ficou cético (considerando que isso foi há mais de cinco anos). “Não estou dizendo que pensei que não iria funcionar. Estou dizendo que não era tão popular. O interesse nesta área tem vindo a crescer quase exponencialmente desde então. E existe essa ideia desde os anos 90, né. Há até alguns trabalhos que encontramos online que foram realizados nos anos 30.”
No entanto, quase uma semana depois, ele foi vendido na ideia. “Senti que há muito potencial em termos de automação. E se você analisar isso com mais detalhes, verá que o setor de construção é provavelmente o setor menos automatizado da economia, não apenas nos EUA, mas em todo o mundo. Há um enorme potencial de automação lá, e a impressão 3D foi bem nessa direção. E então combina muito bem com os esforços para resolver alguns problemas importantes como, por exemplo, a questão da habitação, a ‘crise da habitação’, como a chamamos nos EUA, que provavelmente também é um problema em vários países. Foi mais ou menos assim que comecei. Vi valor e então mergulhei nisso”, disse Petros Sideris.
A ideia geral da pesquisa da Petros Sideris é que há uma necessidade crescente de moradia nos EUA e em muitos países ao redor do mundo. Só nos Estados Unidos, foi recentemente estimado pela Federal Home Loan Mortgage Corporation (Freddie Mac) que o país precisa de mais de 3,8 milhões de novas casas. Ao mesmo tempo, a força de trabalho manual, a força de trabalho da construção, está diminuindo. Considerando isso – é altamente improvável que o estado atual das práticas de construção possa atender a essas necessidades.
É aqui que a necessidade de automação e técnicas alternativas de construção são valiosas. A impressão 3D, devido à sua automação, iluminação apagada, fabricação 24 horas por dia, 7 dias por semana, exigindo o mínimo de pessoal, é uma solução quase perfeita para esse problema.
No entanto, o uso de materiais tradicionais em conjunto com essa tecnologia mais contemporânea não é o ideal, pois o concreto, por exemplo, não é um material sustentável e ecologicamente correto.
“O concreto, como você provavelmente sabe, não é um material muito ecológico. Ele vem com muitas emissões de carbono. Então isso é um grande problema. O que nosso projeto está tentando fazer é casar essas duas ideias. Uma é a impressão 3D de construção, que eu diria que é um processo de construção mais ecológico por duas razões – você não precisa colocar concreto em nenhum outro lugar, exceto nos locais onde você precisa, e você não precisa de cofragem, que você normalmente usaria apenas algumas vezes e depois jogaria fora.”
“Portanto, esses são dois grandes benefícios do próprio processo. Agora tentamos casar este processo com um material sustentável. Esse material sustentável é o concreto de cânhamo. O cânhamo por si só é um material muito atraente para nós na construção porque, essencialmente, tem uma pegada de carbono negativa – sequestra muito CO2. O que estamos tentando fazer neste projeto é imprimir usando hempcrete. Esse é o grande desafio.”
O segundo desafio é para a equipe projetar estruturas que sejam estruturalmente compatíveis com o código e também compatíveis com o código em termos de desempenho energético. “Então, tentamos repensar como você projeta estruturas usando esse tipo de material. Também tentaremos terminar com uma estrutura inteira que seja negativa em carbono líquido ao longo de sua vida útil.”
A equipe também observará o desempenho das estruturas ao longo do tempo. Se uma estrutura em si é sustentável, pelo valor nominal, mas precisa ser substituída ou reparada a cada poucos anos devido a danos causados por furacões, por exemplo, então ela não é verdadeiramente sustentável. Para provar a hipótese, a equipe terá que encontrar o equilíbrio harmonioso entre sustentabilidade e resiliência – e estudar como as duas afetam uma à outra.
O concreto de cânhamo
Em termos do processo de transformar a planta de cânhamo em concreto de cânhamo, Petros Sideris observou que não é engenheiro de materiais e pode não ser a melhor pessoa para nos explicar o processo: “Mas o que posso dizer é que re olhando para diferentes partes da planta. Estamos analisando o uso de fibras de cânhamo e também algumas abordagens mais inovadoras, como pó de cânhamo, por exemplo. Estamos analisando como podemos usar esses materiais para obter um design de mistura que seja imprimível e, ao mesmo tempo, ecologicamente correto.”
No que diz respeito à modificação do hempcrete para ser imprimível em 3D – “Temos um plano de como fazer isso. Pensamos em ideias diferentes e temos algumas ideias específicas sobre como fazê-lo. O que temos feito até agora, antes mesmo do início formal deste projeto, é que já começamos a conversar com os produtores e ver quais materiais temos disponíveis e discutir o que esperamos que precisemos. Também tivemos alguns trabalhos preliminares nessas direções. Acreditamos que nossa abordagem abordará o desafio de ter um design de mistura de concreto de cânhamo imprimível em 3D.”
Como parte do projeto de pesquisa, a equipe explorará a disponibilidade e acessibilidade das quantidades de cânhamo necessárias para que essa técnica de construção seja viável e sustentável. Por enquanto, “o que posso dizer é que nos Estados Unidos sabemos que há muito interesse em cultivar cânhamo e apoiar essa ideia. Estudos já mostraram que há muitos benefícios no cultivo de cânhamo para aplicações de construção, por isso esperamos que não haja problemas. O projeto vai investigar isso, no entanto, e apresentar respostas mais específicas para essas perguntas porque, neste momento, é uma expectativa que temos. Parece que há muitos produtores prontos para embarcar nessa ideia, mas teremos uma resposta mais definitiva assim que fizermos uma análise mais específica”, disse Petros Sideris.
Quando questionado sobre o que Petros Sideris pensava sobre o futuro potencial do concreto de cânhamo, ele disse o seguinte:
“Isso é muito difícil de prever. Acho que neste momento só podemos especular em termos de mercado. Mas se tentarmos apenas pensar de maneira razoável, o que sabemos é que as atuais práticas de construção são insustentáveis – por exemplo, construir esse grande número de casas usando concreto convencional e, por esse motivo, é razoável esperar que não possamos manter eles por muito tempo. Então, no final das contas, para atender a essas enormes demandas, você precisa encontrar uma maneira sustentável de fazê-lo. “
Nesse sentido, nosso projeto está na direção certa, e você pode dizer que uma estrutura que aborda tanto a sustentabilidade quanto a resiliência é uma espécie de resposta, ou uma resposta potencial, para o desafio que estamos enfrentando, eu diria como uma nação [EUA], mas também em todo o mundo.” Para saber mais sobre o concreto de cânhamo acesse o site.
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