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De seu laborat贸rio em um parque empresarial na cidade de Nottingham, o professor Sid Pourfalah est谩 a apenas 15 minutos de carro do local onde, at茅 recentemente, a 煤ltima usina el茅trica a carv茫o do Reino Unido produzia nuvens de vapor branco de suas oito torres de resfriamento caracter铆sticas.

Vis铆vel a quil么metros de dist芒ncia, a usina el茅trica de Ratcliffe-on-Soar, constru铆da em 1967, finalmente encerrou suas opera莽玫es em 30 de setembro de 2024, tornando o Reino Unido a primeira grande economia do mundo a eliminar o carv茫o da gera莽茫o nacional de eletricidade.

Mas, embora o fechamento de Ratcliffe tenha sido saudado como uma vit贸ria para a energia mais limpa em geral, ele representa problemas para a ind煤stria de constru莽茫o do pa铆s, que vinha contando com as cinzas volantes produzidas como res铆duo para reduzir a pegada de carbono do concreto usado (veja o quadro).

Uma vis茫o de drone da Esta莽茫o de Energia Ratcliffe-on-Soar em Ratcliffe-on-Soar, Nottinghamshire, Gr茫-Bretanha, setembro de 2024. Foto: Reuters/Molly Darlington

鈥淥 concreto 茅 a segunda subst芒ncia mais usada na Terra depois da 谩gua e o material de constru莽茫o mais amplamente usado na Terra鈥�, diz Pourfalah, fundador e executivo-chefe da Concrete4Change, uma start-up de tecnologia verde que visa descarbonizar o concreto. 鈥淕lobalmente, agora como civiliza莽茫o, estamos consumindo cerca de tr锚s toneladas de concreto por pessoa por ano.鈥�

鈥淕lobalmente, o concreto 茅 respons谩vel por cerca de 8% das emiss玫es de carbono a cada ano鈥�, ele acrescenta. 鈥淎 maior parte disso vem do cimento dentro do concreto porque 茅 inerente ao material. Ent茫o, as pessoas t锚m pegado res铆duos de uma ind煤stria diferente e substitu铆do parte do cimento para tentar reduzir as emiss玫es gerais.鈥�

Sem usinas el茅tricas a carv茫o operando no Reino Unido, as empresas que produzem blocos de concreto pr茅-fabricados usados na constru莽茫o est茫o tendo que tomar a medida improv谩vel 鈥� e intensiva em carbono 鈥� de importar suas cinzas volantes da China.

Para empreiteiros e construtores sob crescente press茫o para reduzir suas emiss玫es de carbono, uma propor莽茫o significativa das quais vem dos materiais de constru莽茫o que eles usam, isso importa. Usar concreto que usa uma propor莽茫o significativa de cinza volante pode ser classificado como "baixo carbono" e, portanto, reduz as toneladas de di贸xido de carbono equivalente que os empreiteiros precisam somar para calcular suas emiss玫es de escopo 3.

Muitas grandes empresas de constru莽茫o do Reino Unido e da Europa j谩 anunciaram que est茫o usando misturas de concreto de baixo carbono em seus projetos. Entre elas est茫o a gigante sueca Skanska, a empreiteira brit芒nica Laing O'Rourke, a Strabag austr铆aca e a gigante francesa Vinci.

O que 茅 concreto de baixo carbono?

Cinza volante 茅 toda a sujeira deixada no fundo da c芒mara de combust茫o de uma usina el茅trica a carv茫o. Durante grande parte da era industrial, ela foi um dos principais componentes da fuma莽a que sa铆a das f谩bricas e causava manchas pretas nas roupas penduradas para secar. Mas, nos 煤ltimos 70 anos, regulamenta莽玫es cada vez mais rigorosas sobre a qualidade do ar exigiram que os propriet谩rios das usinas filtrassem suas emiss玫es, coletassem as cinzas e as armazenassem.

Desde os tempos romanos, os construtores adicionam cinzas e outras coisas 脿 mistura, seja para torn谩-la mais forte, mais f谩cil de despejar ou, desde a d茅cada de 1990, para reduzir custos e emiss玫es de carbono.

Hoje, a cinza volante de usinas el茅tricas a carv茫o 茅 o aditivo de concreto mais comumente usado (tecnicamente conhecido como material ciment铆cio suplementar ou SCM). 脡 tipicamente menos caro que o cimento e, dependendo do que 茅 usado e onde 茅 usado, pode substituir at茅 60% do cimento Portland em uma mistura (embora 15% - 25% seja o mais comum).

O professor Sid Pourfalah (centro) e seus colegas pesquisam concreto em seu laborat贸rio de Nottingham. Foto: Concrete4Change

Pesquisadores das Universidades de Lahore e Guayaquil descobriram que substituir 10%, 20% ou 30% do cimento de cal tradicional por cinzas volantes reduziu o potencial de aquecimento global em 9%, 19% e 29%, respectivamente, e aumentou a resist锚ncia do concreto.

Mas com outros pa铆ses prontos para seguir o exemplo do Reino Unido e mudar a gera莽茫o de eletricidade para fontes mais limpas, a quantidade de cinzas volantes dispon铆vel para a produ莽茫o de concreto deve diminuir em muitas regi玫es, tornando-as mais dif铆ceis de obter e mais caras.

A medida est谩 gerando uma busca fren茅tica por alternativas adequadas para cinzas volantes para adicionar em misturas de concreto, 脿 medida que os fabricantes introduzem outros produtos semelhantes, como esc贸ria de alto-forno ou s铆lica ativa de sider煤rgicas, giz ou xisto.

Isso tamb茅m est谩 gerando uma onda repentina de novas startups que buscam tornar todo o processo de fabrica莽茫o de concreto mais sustent谩vel.

鈥淎 menos que fa莽amos algo agora, a ind煤stria de cimento, a ind煤stria de concreto nunca atingir谩 o zero l铆quido at茅 2050鈥�, diz Pourfalah. 鈥淢esmo agora 茅 um pouco tarde, mas 茅 melhor do que nada.鈥�

Para Pourfalah, a grande ideia 茅 desenvolver concreto quimicamente projetado para capturar e armazenar di贸xido de carbono, transformando um dos maiores produtores de carbono do mundo em um sumidouro de carbono.

Embora o processo real de fabrica莽茫o do cimento ainda liberasse di贸xido de carbono, a ideia seria captur谩-lo antes que ele escapasse para a atmosfera e us谩-lo como aditivo para tornar o concreto mais forte.

鈥淥 que a maioria das pessoas n茫o sabe sobre concreto 茅 que ele 茅, na verdade, um dos sumidouros mais seguros de di贸xido de carbono do mundo鈥�, diz Pourfalah. 鈥淥 concreto por si s贸 tem a capacidade potencial de absorver 30% de seu pr贸prio peso em CO2. No entanto, isso n茫o acontece naturalmente. Se voc锚 deixar uma parede de concreto por 4.000 anos, ela ainda n茫o estar谩 totalmente carbonatada por causa das barreiras da natureza. Voc锚 precisa de uma temperatura espec铆fica. Voc锚 precisa de uma umidade espec铆fica. A exposi莽茫o ao ar n茫o pode penetrar mais do que 40-50 mil铆metros para dentro.鈥�

No laborat贸rio de Pourfalah, repleto de centr铆fugas, botij玫es de g谩s e todos os tipos de medidores e mostradores, cientistas de jalecos brancos, 贸culos de prote莽茫o e luvas de pl谩stico verde est茫o ocupados realizando testes e anotando descobertas.

Por que o concreto absorve carbono naturalmente?

No cerne de seu pensamento est谩 a qu铆mica b谩sica de que o hidr贸xido de c谩lcio no cimento hidratado naturalmente absorve CO2. Se feito corretamente, Pourfalah diz, o di贸xido de carbono pode ser mineralizado dentro do concreto, tornando-o mais forte e permanentemente bloqueando-o longe da atmosfera terrestre.

鈥淣ossas perguntas originais eram: 茅 poss铆vel permitir que o concreto absorva esse CO2 uniformemente?鈥�, ele diz. 鈥淓 茅 poss铆vel reduzir o tempo de carboniza莽茫o de, digamos, mil anos para menos de cem horas?鈥�

Embora outras startups estejam tentando chegar a uma solu莽茫o semelhante usando gases de CO2 de projetos de captura e armazenamento de carbono como um aditivo para misturar diretamente com concreto, Pourfalah diz que v锚 limita莽玫es com essa abordagem e, em vez disso, est谩 trabalhando na fabrica莽茫o de uma subst芒ncia adicional que ele chama de "transportador" para armazenar o CO2 antes de adicion谩-lo 脿 mistura. O transportador pode ent茫o ser usado junto com os SCMs tradicionais ou em vez deles como um substituto parcial para o cimento Portland.

鈥淥 concreto 茅 um ambiente realmente hostil, geralmente pH 12 ou 13. Mesmo usando a tecnologia mais avan莽ada, o que as pessoas est茫o fazendo 茅 pegar CO2 em sua forma l铆quida ou gasosa e ent茫o mistur谩-lo com concreto鈥�, ele diz. 鈥淪e voc锚 introduzir muito CO2 de uma s贸 vez, isso reduz drasticamente a resist锚ncia do concreto. E obviamente n茫o 茅 preciso muito conhecimento de qu铆mica para entender que em poucos minutos o CO2 ir谩 reagir ou voltar para a atmosfera e ent茫o estamos desperdi莽ando todas essas mol茅culas de CO2. Ent茫o, n贸s prendemos o CO2 em um transportador e ent茫o o introduzimos no concreto.鈥�

Pourfalah diz que o transportador Concrfete4Change compreenderia apenas cerca de 1% da mistura de concreto, o que significa que o concreto produzido tem a mesma apar锚ncia e comportamento das misturas tradicionais.

Imagem gerada por IA criada com Ideograma

鈥淨uando voc锚 pensa em concreto, voc锚 pensa em um bloco cinza chato que 茅 assim para sempre. Mas quando voc锚 come莽a a olhar para ele, voc锚 descobre que o concreto est谩 passando por muitas fases diferentes鈥�, diz Pourfalah.

鈥溍€ medida que o concreto passa da hidrata莽茫o inicial at茅 28 dias de tempo de cura, h谩 uma s茅rie de 铆ons se dissolvendo dentro da 谩gua. Eles podem funcionar como uma semente para formar diferentes cristais, e esses cristais mudam ao longo do tempo, ent茫o o ambiente 茅 muito din芒mico. Depois de um ano, muitos desses cristais come莽am a se dissolver e desenvolver novos cristais, ent茫o nada 茅 constante. E os resultados que voc锚 obt茅m se estiver liberando o CO2 dentro do concreto ap贸s cinco horas s茫o absolutamente diferentes de dez horas ou 24 horas. A quest茫o 茅 qual 茅 melhor e isso 茅 realmente dif铆cil de entender porque ningu茅m olhou para esses processos com essa quantidade de detalhes, ent茫o 茅 uma mistura de tentativa e erro e ganhar conhecimento de todos os n铆veis e construir alguns novos equipamentos para fazer um sistema que pode mostrar cientificamente o que acontece quando liberamos CO2 em momentos diferentes.鈥�

Em janeiro, a Concrete4Change concluiu uma rodada de investimento inicial de 拢 2,5 milh玫es (US$ 3,3 milh玫es). Os investidores da empresa atualmente incluem o fabricante alem茫o de concreto pr茅-moldado Goldbeck e o Siam Cement Group, sediado em Bangkok. A empresa diz que precisa de outros 拢 20-拢 30 milh玫es (US$ 26-US$ 39 milh玫es) para montar uma linha de fabrica莽茫o que, segundo ela, deve estar pronta e funcionando at茅 o final de 2026.

E a Concrete4Change n茫o 茅 a 煤nica empresa que busca encontrar uma maneira de atingir o concreto com emiss茫o zero. Nos 煤ltimos dois anos, um n煤mero crescente de empresas tem apresentado ideias para criar concreto com emiss茫o zero de carbono, desde a reciclagem de pasta de cimento de edif铆cios existentes at茅 a tentativa de usar algas e criaturas marinhas para cultivar carbonato de c谩lcio para formar cimento.

鈥淒efinitivamente houve uma mudan莽a cultural na ind煤stria鈥�, diz Pourfalah. 鈥淎lguns anos atr谩s, isso realmente n茫o era visto como importante. Agora, posso ver que a mudan莽a est谩 acontecendo.

Al茅m de diversas empresas que injetam CO2 em cimento pr茅-misturado, como a CarbonCure, sediada em Novia Scotia, que est谩 em opera莽茫o h谩 uma d茅cada, um n煤mero crescente de startups planeja capturar emiss玫es de carbono e enterr谩-las ou us谩-las como aditivos para concreto.

Captura e armazenamento de carbono

Em Brevik, Noruega, a empresa alem茫 de materiais de constru莽茫o Heidelberg Materials est谩 atualmente construindo o primeiro projeto de captura e armazenamento de carbono da ind煤stria de cimento, no qual as emiss玫es de carbono do processo de fabrica莽茫o ser茫o capturadas na fonte, armazenadas como l铆quido e bombeadas 2,5 quil么metros abaixo do leito marinho noruegu锚s.

鈥溍� claro que todas essas tecnologias diferentes s茫o complementares. N茫o somos a 煤nica solu莽茫o. Fazemos parte de um grande ecossistema que pode ajudar a ind煤stria de concreto e cimento a chegar ao zero l铆quido鈥�, diz Pourfalah. 鈥淢as n茫o sou muito f茫 de esquemas em que o CO2 茅 enterrado no subsolo. N茫o 茅 um caminho para o zero l铆quido porque armazen谩-lo dessa forma cria emiss玫es desnecess谩rias e tamb茅m estamos criando um vulc茫o artificial. Se ocorrer algum vazamento, ele ter谩 um efeito muito dr谩stico e dever谩 ser monitorado e mantido por talvez mil anos. Nosso produto pode pegar g谩s de combust茫o, melhora a resist锚ncia do concreto e o armazena para que ele n茫o saia mesmo se for esmagado.鈥�