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鈥淨uando as pessoas perguntam o que eu fa莽o... minha resposta 茅: 'Voc锚 viu Os Flintstones?'鈥�, diz Joel Galassini, vice-presidente executivo da divis茫o de cimento comercial da Cemex, uma empresa de materiais de constru莽茫o sediada no M茅xico.

Os Flintstones 茅 um desenho animado americano da d茅cada de 1960, ambientado em uma Idade da Pedra romantizada.

Sua resposta jocosa sugere que o setor em que ele trabalha 茅 antiquado.

鈥淓u me descrevo como um desenho animado da Idade da Pedra, mas temos muitas pessoas que s茫o os Jetsons鈥�, ele acrescenta.

Os Jetsons eram os personagens principais de outra com茅dia animada americana (chamada simplesmente de Os Jetsons) dos anos 60, que acompanhava uma fam铆lia em um cen谩rio idealizado do futuro.

Um setor em evolu莽茫o

Logo atr谩s de Galassini, enquanto ele conta essa anedota, est谩 o South Lot do Las Vegas Convention Center; lotado at茅 as bordas com equipamentos de constru莽茫o sofisticados, tecnologia e ci锚ncia de ponta em exposi莽茫o no World of Concrete 2024.

Levou tempo, disse o vice-presidente da Cemex, mas ele acredita que a ind煤stria do concreto est谩 dando saltos e avan莽os em dire莽茫o ao futuro.

鈥淓stamos usando IA em muitas de nossas opera莽玫es, estamos operando drones e estamos analisando ve铆culos aut么nomos e todas essas coisas... Eu descrevo isso como os Flintstones, mas, na verdade, temos muitas coisas 'Jetsonianas' acontecendo鈥�, disse ele.

Solu莽玫es de baixo carbono

Seja impulsionada por miss玫es internas da empresa, regulamenta莽茫o governamental ou estipula莽茫o contratual, a ind煤stria de concreto precisou fazer enormes avan莽os, rapidamente, na cria莽茫o de mais produtos a partir de materiais reciclados com menores pegadas de CO2.

Uma m谩quina de impress茫o 3D RIC em exposi莽茫o no World of Concrete em Las Vegas, EUA, 2024 (Imagem: Mitchell Keller)

Para atender 脿 demanda do consumidor e cumprir com as estipula莽玫es ambientais, muitas empresas reconfiguraram seu processo de fabrica莽茫o de cimento. O cimento 茅 um ingrediente-chave no concreto, mas um dos maiores produtores de carbono do mundo.

Isso significou um maior envolvimento da comunidade cient铆fica, que globalmente encontrou solu莽玫es de baixo carbono para misturas de cimento, incluindo pesquisadores do Empa, os Laborat贸rios Federais Su铆莽os de Ci锚ncia e Tecnologia de Materiais.

鈥淎s principais inova莽玫es em produtos de cimento e concreto nos 煤ltimos anos foram motivadas pela necessidade de melhorar a sustentabilidade e reduzir as emiss玫es鈥�, confirmou o Dr. Mateusz Wyrzykowski, L铆der do Grupo de Tecnologia de Concreto no Laborat贸rio de Concreto e Asfalto da Empa.

Tudo, desde grafeno, c芒nhamo, caf茅 e uma s茅rie de novos sint茅ticos e aditivos especializados, tem feito seu caminho para concreto e cimento. Os resultados e a inten莽茫o variam, mas a experimenta莽茫o 茅 fundamental para descobrir produtos inovadores que podem ajudar a reduzir as emiss玫es.

鈥淯m progresso significativo foi feito gra莽as 脿 redu莽茫o de desperd铆cio e ao uso respons谩vel de recursos鈥�, acrescenta Wyrzykowski.

Um dos materiais mais intrigantes para cimento estudados pela Empa 茅 o "biochar". 脡 um material rico em carbono criado a partir da pir贸lise de biomassa; em outras palavras, 茅 o bioproduto do aquecimento de materiais org芒nicos na aus锚ncia de oxig锚nio.

Em teoria, derivado de materiais org芒nicos, o concreto feito com cimento biochar poderia remover carbono da atmosfera. Atualmente, o biochar tem sido usado com sucesso como uma forma de isolamento.

Alguns produtos j谩 est茫o no mercado, mas a Empa sugere que uma vers茫o mais forte e segura de um aditivo de biochar ser谩 disponibilizada com pesquisas adicionais.

Este novo hotel de servidores de TI em Heidelberg, Alemanha, 茅 considerado o maior edif铆cio impresso em 3D da Europa (Imagem: SSV Architekten)

鈥淥 biochar 茅 muito poroso. Ele absorve muita 谩gua, mas tamb茅m aditivos caros usados na produ莽茫o de concreto鈥�, explicou Wyrzykowski. 鈥溍� dif铆cil de manusear e tamb茅m n茫o 茅 completamente inofensivo.鈥�

Segundo a Empa, o p贸 fino do biochar 茅 problem谩tico para o trato respirat贸rio humano e apresenta risco de explos茫o.

Dessa forma, a investiga莽茫o continua para verificar se o material pode ser processado em pellets.

鈥淭ais agregados leves j谩 existem a partir de outros materiais, como argila expandida ou cinza volante鈥�, disse Wyrzykowski, observando alguma preced锚ncia. 鈥淥 know-how no manuseio desses materiais est谩 dispon铆vel na ind煤stria, e isso aumenta as chances de que o conceito seja colocado em pr谩tica.鈥�

Reanalisando a produ莽茫o de cimento

De volta 脿 Cemex, Galassini disse que sua empresa produziu produtos com menos cl铆nquer do que o cimento tradicional e produtos com cinzas volantes, os quais auxiliam na redu莽茫o das emiss玫es de carbono.

Mas reanalisar toda a produ莽茫o de cimento, disse ele, 茅 t茫o importante quanto ajustar sua composi莽茫o qu铆mica.

鈥淨ueimamos coisas diferentes em nossos fornos em vez de carv茫o鈥�, ele diz. 鈥淧odemos queimar produtos de res铆duos reciclados. Podemos queimar pneus, podemos queimar combust铆vel residual, podemos queimar res铆duos industriais e residenciais鈥� Temos alguns que podemos pegar gado, carca莽as de vacas e descartar tudo isso de forma respons谩vel e usar para abastecer os fornos.鈥�

O sistema, ele observa, n茫o 茅 totalmente isento de emiss玫es, mas elas s茫o bastante reduzidas e ajudam a facilitar ganhos maiores, incluindo economia de custos para as fontes de combust铆vel reciclado.

Os usu谩rios trabalham com uma placa eletr么nica do misturador volum茅trico Cemen Tech, que aciona o ve铆culo para misturar v谩rios materiais para a produ莽茫o de concreto no local (Imagem: Mitchell Keller)

鈥淣ossa f谩brica de cimento em Berlim consome 98% de produto reciclado鈥�, diz Gassalini, observando que o pa铆s se afastou do descarte em aterros sanit谩rios em meados dos anos 2000. 鈥淧egamos todos esses res铆duos, peletizamos e queimamos no forno. Ent茫o, em vez de coloc谩-los em um aterro sanit谩rio e criar metano, que acredito ser 30 vezes mais potente que o CO2, podemos queimar esses res铆duos, criar cimento e criar um produto.鈥�

Essa maneira de pensar n茫o 茅 isolada; a maioria dos principais players globais adotou abordagens agressivas para reduzir a emiss茫o de carbono e aumentar a circularidade.

O Heidelberg Materials Group da Alemanha lan莽ou um conjunto de produtos de baixo carbono em 2023 e planeja abrir uma instala莽茫o de armazenamento de captura de carbono (CSS) em uma f谩brica de cimento na Noruega at茅 o final de 2024.

鈥淣osso projeto CSS na f谩brica norueguesa de Brevik come莽ou como uma ideia ambiciosa em meados dos anos 2000鈥�, disse um porta-voz de Heidelberg.

鈥淥s pensamentos iniciais amadureceram em um estudo de mesa. Em dezembro de 2020, o governo noruegu锚s deu aprova莽茫o final e suporte para a constru莽茫o da primeira instala莽茫o de captura de carbono em escala industrial do mundo em uma f谩brica de cimento.鈥�

Este projeto removeria carbono do local para um dep贸sito submarino.

鈥淯ma vez operacional, 400.000 toneladas de CO鈧� por ano ser茫o capturadas e transportadas por navio para um terminal terrestre na costa oeste norueguesa鈥�, explicou Heidelberg. 鈥淒e l谩, o CO鈧� liquefeito ser谩 transportado por gasoduto para o local de armazenamento sob o Mar do Norte, onde ser谩 armazenado permanentemente.鈥�

Embora os m茅todos de captura e sequestro de carbono ainda sejam imperfeitos, Heidelberg observou que eles s茫o apenas uma alavanca da inova莽茫o sustent谩vel.

鈥淐ontinuamos a descarbonizar nosso portf贸lio de produtos por meio de medidas convencionais de redu莽茫o de carbono鈥�, declarou a empresa. 鈥淧or anos, nossas equipes t锚m trabalhado para reduzir o conte煤do de cl铆nquer em nossos produtos, mudando o portf贸lio de produtos e aumentando a participa莽茫o de combust铆veis alternativos.鈥�

As m谩quinas auxiliam na inova莽茫o

Enquanto o concreto e o cimento passam por mudan莽as f铆sicas, as m谩quinas que misturam e despejam a subst芒ncia tamb茅m precisam acompanhar o tempo.

Caminh玫es de mistura volum茅tricos ou m贸veis n茫o s茫o novidade, mas os avan莽os na tecnologia de computadores, armazenamento de materiais e cataloga莽茫o de dados tornaram essas ferramentas, que j谩 eram valiosas, imensamente valiosas na era moderna.

Uma p谩gina inicial do produto evoBuild (Imagem: Heidelberg Materials Group)

A Cemen Tech se autodenomina a maior fabricante mundial de solu莽玫es de dosagem volum茅trica e mistura cont铆nua de concreto e est谩 no ramo de mistura volum茅trica desde o in铆cio.

Com todos os materiais de concreto necess谩rios armazenados e misturados no caminh茫o e no local, os gerentes de projeto anunciam economia no transporte, mas a tecnologia sofisticada da unidade tamb茅m garante que o desperd铆cio seja limitado e que a produ莽茫o de concreto atenda 脿s expectativas do trabalho e do clima.

Zach McQuay, que dirige a McQuay Construction em Oklahoma, EUA, usa uma Cemen Tech C-Series e observa a ordem que uma m谩quina pode trazer para um trabalho.

鈥淰oc锚 tem controle total sobre isso鈥�, ele diz. 鈥溍� uma planta de lote m贸vel, ent茫o n茫o temos tempo de viagem. Conseguimos carregar todo o material no local e estamos correndo 440 jardas (402 m) por dia com apenas tr锚s caminh玫es.鈥�

Em compara莽茫o com o uso de uma usina de concreto pr茅-misturado fora do local, McQuay estimou que um trabalho semelhante exigiria 20 ou mais caminh玫es, al茅m do tempo de viagem e do carregamento e descarregamento.

Com um misturador volum茅trico, McQuay diz: 鈥淣茫o estamos fazendo concreto at茅 apertarmos 鈥業niciar鈥�. Estamos obtendo concreto fresco sob demanda.鈥�

Os testes de ar podem ser feitos no local, e o misturador pode criar pequenos lotes de cada vez, o que, segundo McQuay, reduz o desperd铆cio.

鈥淣o mundo do concreto pr茅-misturado, se eles falharem no teste de ar, toda a carga 茅 rejeitada鈥�, ele explicou, observando que os misturadores volum茅tricos podem simplesmente fazer um novo lote (e fazer ajustes na mistura no meio). 鈥淣o mundo volum茅trico, se n贸s bagun莽armos o teste de ar, teremos menos da metade de um carrinho de m茫o para reciclar.鈥�

Com areia, pedra, 谩gua, produtos qu铆micos e sint茅ticos necess谩rios para produzir concreto no caminh茫o, uma interface de computador permite que os usu谩rios gerenciem a composi莽茫o exata de sua mistura e a ajustem conforme necess谩rio.

鈥淭emos uma propor莽茫o 谩gua/cimento ao vivo. Temos uma taxa de dosagem ao vivo de nossos produtos qu铆micos. Temos uma classifica莽茫o ao vivo de nossa areia, rocha e 谩gua, ent茫o podemos ajustar qualquer um desses aspectos a qualquer momento durante o projeto鈥�, acrescentou McQuay.

Uma impressora 3D do lado de fora do Centro de Conven莽玫es de Las Vegas durante a exposi莽茫o World of Concrete de 2024 (Imagem: Mitchell Keller)

Os dados de registro criam uma rede de informa莽玫es confi谩veis que os pavimentadores ou assentadores podem recuperar para trabalhos semelhantes ou em ambientes compar谩veis.

Em outros lugares, avan莽os em IA, digitaliza莽茫o e impress茫o 3D e tecnologia de sensores auxiliaram muito os pavimentadores e outras m谩quinas focadas em concreto. Um pavimentador de concreto do Wirtgen Group, sediado na Alemanha, oferece um exemplo.

鈥淎o pavimentar concreto com pavimentadoras de concreto deslizante Wirtgen, v谩rias fun莽玫es autom谩ticas podem ser usadas, como o sistema AutoPilot 2.0 ou o inseridor automatizado de barras de pinos鈥�, disse a empresa. 鈥淥 sistema de controle AutoPilot 3D desenvolvido pela Wirtgen 茅 usado para controle preciso e sem fios de pavimentadoras de concreto deslizante ao criar todos os tipos de perfis de deslocamento e inser莽茫o.

鈥淎 cria莽茫o de um modelo de dados geod茅sicos por um top贸grafo n茫o 茅 mais necess谩ria. A instala莽茫o e remo莽茫o de uma stringline, como 茅 usual com um sistema de controle de m谩quina convencional, 茅 obsoleta.

鈥淎 m谩quina se move ao longo de uma linha de corda virtual com orienta莽茫o de posicionamento por sat茅lite. Tanto o ajuste de altura quanto a dire莽茫o da m谩quina s茫o controlados automaticamente.鈥�

Impress茫o 3D e concreto

Um dos avan莽os de automa莽茫o mais tentadores e visualmente estimulantes em concreto 茅 a impress茫o 3D.

M谩quinas de impress茫o 3D de extrus茫o em camadas, que usam um bico controlado que espreme com precis茫o uma pasta ciment铆cia camada por camada, foram algumas das demonstra莽玫es mais populares no World of Concrete.

As pilhas de concreto 'semelhantes a pasta de dente' podem ser constru铆das t茫o altas quanto a impressora ou o ambiente permitirem, com algumas impressoras grandes o suficiente para imprimir edif铆cios inteiros.

Uma impressora 3D COBOD International, um produto com sede na Dinamarca, concluiu o que 茅 dito ser o maior edif铆cio impresso em 3D da Europa no ano passado em Heidelberg, Alemanha. O edif铆cio tem 54 m de comprimento, 11 m de largura e 9 m de altura.

A impressora 3D COBOD BOD2 pode criar formas geom茅tricas n茫o quadradas, al茅m de estruturas em caixa. A constru莽茫o come莽ou em meados de 2023 e levou aproximadamente 172 horas.

鈥淓speramos que as impressoras durem at茅 cinco ou dez anos鈥�, diz Philip Lund-Nielsen, cofundador da COBOD, observando que a longevidade das m谩quinas est谩 aumentando. 鈥溍� 90% a莽o galvanizado. A maioria dos problemas que nossos clientes t锚m no local 茅 obter os materiais certos; uma vez que eles dominam isso, eles se tornam realmente eficientes.鈥�

Juntando tudo

Assim como o concreto 茅 um produto feito de elementos espec铆ficos trabalhando em conjunto, os l铆deres do setor precisar茫o continuar trabalhando de forma colaborativa para levar o produto adiante.

鈥溍� realmente trabalhar com propriet谩rios, arquitetos, engenheiros, para garantir que estamos projetando um peda莽o de edif铆cio ou cal莽ada ou pavimento adequadamente e n茫o projetando demais鈥�, diz Galassini. 鈥淰oc锚 olha para o concreto que 茅 despejado na maioria das cal莽adas de uma cidade; 茅 uma receita que 茅 especificada pela cidade.

鈥淓ssa receita criar谩 uma cal莽ada que tem, digamos, 6.000 a 8.000 PSI de resist锚ncia, o que seria similar a uma pista de aeroporto. Ent茫o, posso pousar um 747 em uma cal莽ada que precisa de apenas 2.500 PSI de resist锚ncia.鈥�

Com todas essas informa莽玫es e tecnologia dispon铆vel para lidar com esse exemplo de engenharia excessiva, Galassini acredita que 茅 hora de encontrar solu莽玫es de longo prazo.

E aqueles que n茫o se modernizarem e ajudarem a resolver o problema poder茫o ficar para tr谩s.

鈥淓u acredito鈥�, diz Galassini, 鈥渜ue as pessoas que continuam a inovar e a pressionar provavelmente ser茫o vencedoras. Em algum momento, as pessoas que resistem 脿 mudan莽a, chegar茫o a um ponto cr铆tico em que, de repente, n茫o ter茫o mais escolhas, ou talvez seja tarde demais.鈥�