Projeto e caracterização de argamassas sustentáveis incorporando materiais derivados de resíduos industriais

Construir com Resíduos em Vez de Rocha Nova

Concreto e argamassa moldam silenciosamente nossas cidades, mas a produção do cimento que os une é uma fonte importante de dióxido de carbono que aquece o clima. Este estudo explora um caminho diferente: argamassas feitas em grande parte a partir de resíduos industriais, como cinza volante de usinas termelétricas e escória da produção de aço. Ao ativar cuidadosamente esses pós com soluções alcalinas, os autores mostram que é possível criar materiais de construção resistentes e duráveis, reduzindo a pegada climática e a necessidade de novas matérias‑primas.

Por Que Repensar o Cimento Importa

O cimento Portland tradicional é produzido em fornos gigantes que aquecem calcário e argila a cerca de 1450 °C, um processo que consome muita energia e libera CO₂ tanto dos combustíveis quanto do próprio calcário. À medida que a demanda global por edifícios e infraestrutura aumenta, o cimento responde por aproximadamente 7% das emissões mundiais de CO₂. Muitos países buscam, portanto, materiais de construção mais limpos que ainda ofereçam a resistência e a durabilidade que os engenheiros exigem, mas com menores emissões e melhor aproveitamento de subprodutos industriais que, de outra forma, iriam para aterros.

Transformando Cinza e Escória em Nova Argamassa

Os pesquisadores desenvolveram três receitas de argamassa que substituem o cimento Portland por misturas de cinza volante (um pó fino da combustão de carvão), escória de alto‑forno moída da siderurgia e fumaça de sílica, todas combinadas com areia. Esses pós foram “ativados” não por queima em altas temperaturas, mas por mistura com solução de hidróxido de potássio e silicato de sódio líquido, seguido de cura das argamassas em temperatura ambiente e umidade moderada. Uma mistura usou cinza volante de uma usina romena, outra usou cinza volante do Canadá, e uma terceira combinou a cinza canadense com escória. Para comparação, a equipe também preparou uma argamassa padrão à base de cimento como controle.

Quão Resistentes São Essas Argamassas à Base de Resíduos?

Ao longo de 28 dias, as argamassas foram testadas quanto à resistência à compressão (quanto carga suportam antes de esmagar) e resistência à flexão (resistência à curvatura). O tipo de cinza volante e as proporções exatas do ativador líquido mostraram ser muito importantes. A argamassa feita com a cinza romena alcançou apenas cerca de 8 MPa em compressão, enquanto a cinza canadense quase triplicou esse desempenho, chegando a aproximadamente 26 MPa. Ajustar a razão líquido/pó demonstrou que muito ativador deixa o material poroso e fraco, enquanto uma quantidade equilibrada cria uma matriz mais densa e resistente. Aumentar a concentração da solução de hidróxido de potássio de 3,8 para 5,1 molar aumentou ainda mais a resistência, provavelmente porque dissolveu e reorganizou as partículas de cinza de forma mais eficaz.

Melhorando o Desempenho com Escória da Siderurgia

O resultado mais notável veio da mistura que combinou a cinza volante canadense com escória de alto‑forno e uma pequena quantidade de fumaça de sílica. Essa receita alcançou resistência à compressão de cerca de 44 MPa e resistência à flexão de 7,4 MPa após 28 dias — valores comparáveis ou superiores à argamassa de controle à base de cimento Portland. Imagens microscópicas mostraram que a mistura de melhor desempenho formou uma rede gelificada densa e contínua que envolvia as partículas remanescentes e a areia, com menos trincas e vazios. Testes térmicos indicaram que essas argamassas perdem pouquíssima massa quando aquecidas a altas temperaturas, sugerindo boa estabilidade sob fogo ou exposição ao calor.

Impacto Climático e Potencial Prático

Além do desempenho mecânico, a equipe estimou a pegada de carbono de suas argamassas à base de resíduos. Como a cinza volante, a escória e a fumaça de sílica são subprodutos de outras indústrias, não exigem novo processamento em altas temperaturas para serem usados em argamassa. Quando a produção do ativador é incluída, mas o transporte é excluído, as argamassas resultantes emitem cerca de 220 quilogramas de CO₂ por metro cúbico. Isso é aproximadamente 30% menor do que concretos típicos feitos apenas com cimento Portland e cerca de 45% menor do que algumas argamassas cimento‑escória reportadas na literatura. Em outras palavras, essas misturas podem oferecer alta resistência enquanto reduzem significativamente as emissões.

O Que Isso Significa para Edifícios Futuros

Em termos simples, o estudo mostra que argamassas bem projetadas feitas de pós de resíduos industriais, ativadas à temperatura ambiente com soluções alcalinas moderadas, podem rivalizar ou superar argamassas convencionais à base de cimento em resistência, reduzindo substancialmente as emissões de CO₂. Se escaladas, tais matérias‑primas poderiam permitir que construtores transformem cinza e escória em ingredientes valiosos em vez de resíduos caros, aliviando a pressão sobre pedreiras e fornos. Embora a durabilidade a longo prazo e a produção em grande escala ainda precisem ser testadas, o trabalho aponta para um futuro em que os edifícios literalmente se apoiam em fundações recicladas.

Citação: Caftanachi, M., Vrabie, M., Harja, M. et al. Design and characterization of sustainable mortars incorporating industrial waste–derived materials. Sci Rep 16, 12145 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41743-5

Palavras-chave: argamassa sustentável, materiais ativados alcalinamente, cinza volante, escória de alto-forno, construção de baixo carbono