De acordo com a University of Virginia, pesquisadores desenvolveram um compósito cimentício mais sustentável e imprimível em 3D. Este novo material, que combina grafeno com calcário e cimento de argila calcinada (LC2), oferece maior resistência e durabilidade, ao mesmo tempo em que reduz significativamente as emissões de carbono – tornando-se uma solução poderosa para abordar os desafios ambientais em 3DCP.
“Nosso objetivo era projetar um concreto imprimível que tivesse melhor desempenho e fosse mais ecológico”, disse Osman Ozbulut, professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da UVA. “A adição de grafeno ao cimento LC2 oferece uma oportunidade única de reduzir as emissões de carbono, mantendo a resistência e a flexibilidade necessárias para a construção impressa em 3D.”
O estudo, que explorou as propriedades de fluxo, desempenho mecânico e impactos ambientais deste material, foi liderado pelo acadêmico visitante Tuğba Baytak e Tawfeeq Gdeh da UVA, pesquisadores de doutorado no Resilient and Advanced Infrastructure Laboratory da University of Virginia. Colaborando com pesquisadores do Virginia Transportation Research Council (VTRC), Baytak e Gdeh aplicaram grafeno — conhecido por suas excelentes propriedades mecânicas — ao cimento LC2, melhorando significativamente seu desempenho para aplicações de impressão 3D.
“Esse tipo de inovação é essencial para o futuro da construção, e estou orgulhoso de fazer parte da equipe que impulsiona isso”, disse Baytak.
Um aspecto fundamental da pesquisa foi uma Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), conduzida por Zhangfan Jiang, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, em colaboração com Lisa Colosi Peterson, professora de engenharia ambiental na Universidade da Virgínia. A ACV revelou que esse concreto LC2 enriquecido com grafeno poderia reduzir as emissões de gases de efeito estufa em aproximadamente 31% em comparação com misturas tradicionais de concreto imprimíveis.
“Ser capaz de ver a pegada ambiental completa deste novo concreto foi importante”, disse Jiang. “Ele não só exibe melhor desempenho mecânico, mas também tem um impacto ambiental menor, tornando a tecnologia de construção de concreto 3D mais sustentável em comparação aos métodos tradicionais de impressão 3D com maiores emissões de carbono.”
“É gratificante ver a ciência nos impulsionar em direção a práticas de construção mais ecológicas”, disse Colosi Peterson.
A parceria com o VTRC permitiu que a equipe da UVA avaliasse as aplicações potenciais do material em infraestrutura de transporte – demonstrando ainda mais seu potencial no mundo real. “A colaboração do VTRC foi essencial para descobrir as propriedades fundamentais deste novo concreto”, disse Ozbulut.
“É emocionante fazer parte de um projeto que aborda tanto as demandas técnicas da construção moderna quanto a necessidade urgente de materiais mais ecológicos”, disse Gdeh.
A equipe de pesquisa incluiu Tugba Baytak, pesquisador de doutorado da Universidade Técnica de Istambul e acadêmico visitante da Universidade da Virgínia, Tawfeeq Gdeh, Zhangfan Jiang, Lisa Colosi e Osman E. Ozbulut da Universidade da Virgínia, e Gabriel Arce, cientista pesquisador do Conselho de Pesquisa em Transporte da Virgínia.
O artigo, intitulado ‘Desempenho reológico, mecânico e ambiental de compósitos cimentícios imprimíveis com grafeno aprimorado com calcário e argila calcinada’, foi publicado no Journal of Building Engineering , 2024.
Esta pesquisa foi parcialmente financiada pelo Programa 3 Cavaliers da Universidade da Virgínia e pelo Conselho de Pesquisa Científica e Tecnológica da Turquia (TUBITAK). Para saber mais sobre a pesquisa acesse o site.
