De produção de aditivos
Polímero de argila e cânhamo impresso em 3D de secagem rápida para substituir o concreto.
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Limitações ambientais do concreto: uso de areia e emissões de CO₂
O concreto tornou-se o principal material de construção nas últimas décadas, especialmente em ambientes urbanos densos. Ele substituiu progressivamente tijolos, pedra e madeira, graças ao seu baixo custo, facilidade de uso e escalabilidade.
Mas não é isento de problemas.
Em primeiro lugar, está longe de ser um produto sustentável no que diz respeito ao consumo de recursos. Utiliza quantidades enormes de areia, ao ponto de, segundo relatos, O mundo está “ficando sem areia”.
Fonte: Capitalista visual
A produção de cimento também é uma atividade que consome muita energia. Ela é quase exclusivamente movida a combustíveis fósseis, resultando em A produção de cimento é responsável por 8% das emissões mundiais de CO₂..
Isso é comparável às emissões de carros e vans. que são responsáveis por 10% das emissões globaisConsequentemente, tornar o concreto mais sustentável teria um impacto tão grande quanto a transição de todos os carros do mundo para veículos elétricos e o fornecimento exclusivo de energia verde para esses veículos.
Como a impressão 3D com argila e cânhamo cria uma alternativa de concreto com baixa emissão de carbono
Paralelamente à busca por alternativas mais ecológicas ao concreto tradicional, Surgiu então a ideia de usar os princípios da impressão 3D para construir casas..
Em vez de métodos trabalhosos como a construção com tijolos, uma máquina automatizada de impressão 3D pode montar paredes rapidamente.
No entanto, a impressão nas paredes não elimina o longo tempo de cura necessário para o concreto; ainda há um período de espera de 28 dias antes que a estrutura atinja sua resistência total.
Pesquisadores da Universidade Estadual do Oregon desenvolveram um substituto para o concreto que é significativamente menos intensivo em carbono, mantendo-se compatível com a tecnologia de impressão 3D.
Eles publicaram seus resultados na revista Advanced Composites and Hybrid Materials.1 Sob o título "Impressão 3D de infraestrutura sustentável utilizando concreto de argila de secagem rápida com aditivos de base biológica.. "
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| Propriedade | Concreto de cimento tradicional | Concreto polimérico de argila e cânhamo (OSU) | Cimento eletrolítico de baixo carbono (sublimado) |
|---|---|---|---|
| Encadernador | Cimento Portland, clínquer cozido em forno | Ligante polimérico à base de acrilamida usando RICFP | Cimento produzido por eletrolisador à temperatura ambiente. |
| Conteúdo de base biológica/in situ | Baixo; agregados extraídos principalmente de pedreiras | Aproximadamente 75% de argila, areia, fibras de cânhamo e biochar em peso. | Depende das fontes locais de cálcio (subprodutos industriais, rochas). |
| Força imediatamente após a aplicação | Efetivamente 0 MPa; requer fôrmas. | ≈3 MPa logo após a impressão 3D | O perfil de força inicial ainda está sendo dimensionado e testado. |
| Dias necessários para atingir uma resistência estrutural de 17–24 MPa | Normalmente até 28 dias | Aproximadamente 3 dias para ultrapassar 17 MPa | A obtenção de resultados semelhantes ou melhores varia conforme a mistura e a planta. |
| Tempo de cura completo | ≈28 dias | ≈8–14 dias (acima de 40 MPa) | Específico para cada planta; projetado para evitar o processo de secagem em forno. |
| Pegada de CO₂ em comparação com o cimento Portland comum | Alto (emissões de fornos e processos) | Menor custo, graças a agregados de base biológica e à ausência de forno de cimento. | Projetado para ser substancialmente mais baixo, evitando a calcinação do calcário. |
| capacidade de impressão 3D | Requer suportes, cura mais lenta, beirais limitados. | É possível imprimir saliências e vãos independentes sem suportes. | Estágio inicial; foco na produção em lote de cimento com baixo teor de carbono. |
Dentro do Polímero de Argila e Cânhamo: RICFP e Agregados de Base Biológica
O cimento é tipicamente composto de cálcio, silício, alumínio e ferro, que são aquecidos em um forno e moídos até se transformarem em um pó fino.
Em vez disso, os pesquisadores desenvolveram um material de construção à base de argila, imprimível em 3D, usando um método conhecido como Polimerização Frontal Catiônica Induzida por Radicais (RICFP).
Ele depende de três componentes químicos principais:
- Um monômero que polimeriza na presença de um radical livre.
- Um agente de reticulação que une cadeias de polímero.
- Um iniciador que, sob alta temperatura, libera os radicais livres necessários para iniciar a polimerização.
Os pesquisadores conseguiram isso combinando o aglomerante RICFP com agregado de argila, areia, biochar e fibra de cânhamo para melhorar a resistência à compressão, o isolamento e a sustentabilidade. A isso, foi adicionado um aglomerante composto por monômero de acrilamida (ACR), agente de reticulação de metilenobisacrilamida (MBA) e persulfato de amônio (APS).
No total, foi possível utilizar de 70 a 80% de materiais de base biológica em peso.
Resistência superior e cura mais rápida do que o concreto tradicional.
A principal vantagem que este material oferece em comparação com o concreto é uma maior resistência, especialmente logo após a impressão 3D.
Com uma resistência estrutural de 3 megapascals (MPa), permite a construção de paredes multicamadas e beirais autoportantes, como telhados.
Essa resistência aumenta com o tempo, criando uma construção final muito sólida.
"Em apenas três dias, ele ultrapassa os 17 megapascais, a resistência exigida para concreto estrutural residencial, em comparação com os 28 dias necessários para o concreto tradicional à base de cimento."
Devin Roach – Professor Assistente de Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia da OSU
Outra vantagem é o tempo de cura: o material atinge a resistência de 17 MPa exigida para concreto estrutural residencial em apenas três dias. A cura completa ocorre em menos de duas semanas, em comparação com os cerca de 28 dias necessários para o concreto tradicional à base de cimento.
Os pesquisadores também testaram diferentes métodos de construção por impressão 3D. Eles demonstraram que maior resistência e polimerização rápida permitem que a nova mistura seja impressa sem uma estrutura subjacente.
Este novo método também poderia ser usado para imprimir portas e janelas com formatos normais, características que normalmente exigem materiais extras ou métodos especiais na impressão 3D de concreto.
“A capacidade do material de imprimir estruturas autoportantes sem a necessidade de suportes, incluindo diversas e exclusivas possibilidades de impressão com concreto de polimerização frontal.”
O que a impressão 3D de argila e cânhamo pode significar para as construções do futuro
Embora as casas e os materiais de construção impressos em 3D inicialmente utilizassem concreto, é provável que esse novo método de construção se beneficie de novos materiais.
Por enquanto, como ainda está em fase experimental, o material à base de argila, cânhamo e biochar é mais caro que o concreto.
Mas, graças à eficiência da impressão 3D, o aprimoramento contínuo e a redução dos custos de construção deverão, em última análise, equipará-lo aos materiais tradicionais.
Além disso, a pegada de carbono superior pode ser um fator decisivo caso os impostos sobre o carbono comecem a impactar significativamente os custos do cimento.
Investindo na produção de cimento
Resumo para investidores – Impressão 3D de argila e cânhamo e CRH
O concreto polimérico de argila e cânhamo ainda está em fase de laboratório e piloto, mas se encontra impulsionado por três forças poderosas: a descarbonização da construção civil, a construção automatizada com impressão 3D e materiais de cura rápida que reduzem os prazos dos projetos. A mistura desenvolvida pela Universidade Estadual do Oregon demonstra como agregados de base biológica e a química de polímeros podem proporcionar resistência estrutural em dias, em vez de semanas, com uma pegada de carbono muito menor do que o cimento tradicional. Para investidores do mercado de ações, a CRH é uma das maneiras mais claras de se expor a essa transição. A empresa é a maior recicladora da América do Norte, já começou a reduzir as emissões de cimento com combustíveis alternativos e está investindo em empresas inovadoras de cimento de baixo carbono, como a Sublime Systems, em tecnologias de captura de carbono e na otimização de misturas com inteligência artificial. Se o cimento produzido por eletrolisadores e as misturas avançadas impressas em 3D se tornarem comerciais em larga escala, as empresas estabelecidas com distribuição global, capital e relações regulatórias — como a CRH — estarão em melhor posição para liderar a transição, em vez de serem impactadas por ela.
CRH: Líder em cimento sustentável e estratégia de descarbonização
(CRH )
Como uma das líderes mundiais na produção de cimento, a CRH desempenhará um papel fundamental na transformação da construção civil em uma indústria mais sustentável. Ela ocupa o primeiro lugar em volume total de material de construção fornecido nos mercados dos EUA e da Europa.
A empresa atua em 28 países e 3,390 localidades, empregando 78,500 pessoas, com a CRH Americas respondendo por 65% de suas vendas globais em 2023.
A CRH espera que os robustos investimentos em infraestrutura por parte dos governos ocidentais contribuam para o crescimento de seus negócios. As tendências de reindustrialização e de relocalização da produção de alta tecnologia também devem ser fatores positivos.
Fonte: CRH
A CRH fez grandes progressos em sustentabilidade com uma série de iniciativas:
- É a maior empresa de reciclagem da América do Norte, tendo reciclado 43.9 milhões de toneladas de resíduos e subprodutos de outras indústrias em 2023.
- A empresa reduziu suas emissões de CO₂ em 8% em 2023, graças ao uso de 36% de combustíveis alternativos em suas fábricas de cimento.
- A meta é reduzir as emissões em 30% até 2030 (em comparação com as emissões de 2021).
Isso é louvável em si, mas pode ser considerado insuficiente e tardio, levando em conta as emissões de carbono da indústria do concreto.
Felizmente, a CRH também impulsiona mudanças mais fundamentais no setor. Notavelmente, investiu US$ 75 milhões na empresa de cimento de baixo carbono Sublime, juntamente com a gigante europeia de concreto Holcim.
Sistemas sublimes Foi criada uma spin-off do MIT em 2020 para utilizar um eletrolisador na produção de cimento em temperatura ambiente, substituindo fornos que consomem muita energia e combustíveis fósseis. A tecnologia também permite o uso de fontes de cálcio como matéria-prima, evitando a emissão de CO₂ proveniente do calcário.
A primeira unidade comercial da Sublime em Holyoke deverá ser inaugurada já em 2026. Se o projeto for bem-sucedido, poderá revolucionar a indústria do cimento e abrir caminho para a produção em larga escala de concreto com baixas emissões.
A CRH também investiu em outras startups de descarbonização e sustentabilidade:
- 23.7 milhões de euros em Tecnologias Cool Planet, desenvolvendo soluções de captura de carbono para indústrias que tradicionalmente têm sido difíceis de descarbonizar.
- US$ 34.7 milhões pela CRH e outros investidores em Tecnologias de reciclagem de carbono, utilizando uma solução de mineralização totalmente elétrica para armazenar permanentemente o CO₂ em subprodutos industriais e minerais, como cimento, plásticos, produtos de consumo, fertilizantes e produtos farmacêuticos.
- AICrete, uma plataforma de 'receita como serviço' que trabalha com produtores locais de concreto, otimizando materiais locais e minimizando a quantidade de cimento utilizada por meio de análises de IA, reduzindo tanto a pegada de carbono quanto o custo de produção do concreto.
- O financiamento Série B da FIDO AI é uma startup que usa IA para reduzir o consumo de água e aumentar a economia de água.
Por último, A CRH também está investindo em Impressão 3D de concreto (3DCP) através de sua subsidiária Amerimix.
De forma geral, a CRH é uma líder lucrativa no setor de concreto e construção e está se preparando ativamente para a descarbonização do setor, tanto diretamente em suas instalações existentes quanto como uma das principais fornecedoras de capital para startups inovadoras que criam a próxima geração de tecnologia de produção de cimento e concreto, incluindo descarbonização e impressão 3D.
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Estudo Referenciado
1. Nicolas A. Gonsalves et al. Impressão 3D de infraestrutura sustentável usando concreto de argila de pega rápida com aditivos de base biológica. Advanced Composites and Hybrid Materials. Volume 8. 01 de outubro de 2025. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
