Rumo à padronização da escória de zinco como substituto sustentável de agregado miúdo no concreto

Por que o lixo pode ajudar a salvar nossos rios

A areia pode parecer inesgotável, mas o boom da construção está removendo leitos de rios e linhas costeiras em um ritmo alarmante. Ao mesmo tempo, refinarias de metais ao redor do mundo geram montanhas de resíduos industriais difíceis de reaproveitar. Este estudo faz uma pergunta aparentemente simples, com grandes implicações ambientais: a escória de zinco — um subproduto abundante do refino de zinco — pode substituir com segurança e confiabilidade a areia natural no concreto, sem sacrificar resistência, durabilidade ou segurança?

Da areia de rio aos resíduos de fábrica

O concreto é composto por cimento, água, brita e, crucialmente, grãos finos como a areia. À medida que as cidades se expandem, a demanda por areia disparou, danificando rios, deltas e ecossistemas costeiros e elevando custos. Em paralelo, usinas modernas de fundição de zinco, especialmente em países como a Coreia do Sul, produzem grandes quantidades de escória de zinco. Esse material granulado é formado por gotas resfriadas e trituradas do processo de fundição. Seu tamanho, densidade e composição mineral sugerem que ele pode se comportar de forma semelhante à areia no concreto. Ainda assim, normas em grandes regiões, incluindo a Coreia, têm ignorado a escória de zinco, em grande parte por receios relacionados a metais pesados e qualidade inconsistente.

Analisando a escória em detalhe

Os pesquisadores começaram tratando a escória de zinco como se fosse um novo ingrediente numa receita que precisa ser verificada antes de entrar na mistura. Mediram a massa específica das partículas, a absorção de água, a distribuição granulométrica e sua aparência em microscopia eletrônica. Também analisaram sua composição elementar e estrutura cristalina, e testaram impurezas indesejadas como argila, pó solto, sais e fragmentos de carvão. Finalmente, verificaram tanto o teor total quanto o comportamento de lixiviação de elementos perigosos como chumbo, cádmio e arsênio para ver se algum poderia escapar para o meio ambiente.

A escória mostrou-se densa e bem graduada, com partículas cobrindo uma gama de tamanhos que se acomodam de forma eficiente. Sua absorção de água foi muito baixa — bem menor que a da areia natural — o que significa que não “rouba” água de mistura do concreto fresco. Imagens ao microscópio mostraram principalmente grãos angulares, além de algumas esferas mais suaves e arredondadas que podem ajudar a melhorar a trabalhabilidade. Quimicamente, a escória assemelhou-se a outras escórias industriais já aceitas em normas, e os testes para elementos nocivos e lixiviação ficaram confortavelmente dentro dos limites regulamentares. Em termos práticos, o material comportou-se como uma areia manufaturada limpa e estável.

Desempenho do concreto produzido com escória

Munidos dessas informações, a equipe produziu duas famílias de concreto: uma de resistência normal e outra de alta resistência, ambas comuns em obras reais. Para cada uma, substituíram a areia natural por escória de zinco em níveis de 10% até 100% em volume. Em seguida, avaliaram o comportamento do concreto fresco — fluidez, água necessária para alcançar uma trabalhabilidade padrão e ar aprisionado na mistura — seguidos de testes em espécimes endurecidos para resistência à compressão, retração por secagem e resistência à penetração de dióxido de carbono (uma causa-chave da corrosão das armaduras ao longo do tempo).

À medida que mais escória foi adicionada, o concreto precisou de menos água para alcançar a mesma consistência, graças à baixa absorção da escória e ao efeito “rolamento” provocado das partículas arredondadas. As misturas permaneceram estáveis, sem segregação visível de partículas pesadas. A resistência à compressão não apenas atingiu as metas de projeto, mas frequentemente melhorou: aos 28 dias, o concreto de resistência normal com escória ficou até cerca de 8% mais resistente que o controle apenas com areia, e o concreto de alta resistência até cerca de 6% mais resistente. A retração em 60 dias manteve-se na mesma faixa restrita do concreto comum, e a profundidade de carbonatação após exposição acelerada ao dióxido de carbono apresentou praticamente nenhuma variação em todos os níveis de substituição por escória.

Segurança, durabilidade e implicações para normas

Para organismos de normalização e reguladores, a segurança ambiental pode ser um obstáculo decisivo. Aqui, a escória de zinco teve bom desempenho. Metais pesados estavam presentes apenas em traços, e testes de lixiviação em condições padronizadas detectaram quase nada no líquido circundante, além de pequenas quantidades de boro bem abaixo dos limites prescritos. A escória também mostrou reatividade desprezível com os álcalis do cimento, o que indica que não deve desencadear as expansões lentas e danosas às vezes observadas com agregados reativos. Em conjunto, esses resultados sugerem que, tanto do ponto de vista estrutural quanto ambiental, a escória de zinco se comporta de forma semelhante a outras escórias metalúrgicas já incorporadas em códigos de construção.

Transformando resíduo industrial em recurso para construção

Para o público leigo, a mensagem principal é direta: este estudo conclui que a escória de zinco, material normalmente tratado como resíduo, pode substituir com segurança a areia de rio em concreto tanto do dia a dia quanto de alto desempenho, sem enfraquecer as estruturas ou reduzir sua vida útil. Em muitos casos, as misturas à base de escória são ligeiramente mais resistentes e exigem menos água, mantendo retração, ar aprisionado e resistência ao dióxido de carbono dentro dos limites aceitos. Como a escória passou por testes rigorosos quanto ao teor de metais pesados e à lixiviação, ela não representa um risco de poluição notável. Essas descobertas fornecem os dados concretos necessários para futuras atualizações de normas de construção, potencialmente transformando um subproduto industrial problemático em um ingrediente mais sustentável e amplamente aceito no material de construção mais usado no mundo.

Citação: Yoon, J.C., Shivaprasad, K.N., Min, T.B. et al. Towards standardisation of zinc slag as a sustainable fine aggregate substitute in concrete. Sci Rep 16, 5961 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36155-4

Palavras-chave: escória de zinco, concreto sustentável, substituição de areia, subprodutos industriais, materiais de construção