Resíduo de lítio pode tornar o betão mais sustentável

Num planeta preenchido por edifícios, viadutos e estradas, um material pouco vistoso é responsável por uma parcela considerável do impacto climático global.

O betão suporta quase tudo aquilo a que chamamos «civilização moderna», mas tem também um elevado custo ambiental. Investigadores australianos afirmam agora ter descoberto uma forma inesperada de diminuir esse impacto, utilizando um resíduo da corrida mundial às baterias de lítio.

Um oceano de betão e uma pesada fatura climática

A humanidade produz anualmente cerca de 30 mil milhões de toneladas de betão. Na prática, isso equivale a aproximadamente 952 toneladas produzidas em fábricas e centrais a cada segundo. É o material das cidades, estradas, barragens e aeroportos: cinzento, discreto e aparentemente banal.

Este volume gigantesco tem, porém, um custo. Segundo relatórios recentes do IPCC, o betão à base de cimento Portland é responsável por cerca de 8% das emissões globais de CO₂. Por si só, polui mais do que a aviação comercial.

O betão simboliza tanto o avanço urbano como uma maneira de construir que exerce pressão sobre o clima, os recursos naturais e a qualidade do ar.

O cimento, o pó que «cola» areia, brita e água, está no centro do problema. O seu fabrico exige fornos a temperaturas extremamente elevadas, nos quais se queimam combustíveis fósseis, enquanto a decomposição do calcário liberta diretamente CO₂. Trata-se de uma dupla fonte de emissões difícil de evitar com as tecnologias tradicionais.

Dos resíduos das baterias ao «betão verde»

O que é a β-espodumena delitiada

Noutra vertente do desafio climático encontra-se o lítio, um metal essencial para baterias de automóveis elétricos, telemóveis, computadores portáteis e sistemas de armazenamento de energia. A sua extração e refinação também produzem impactos e resíduos. Um deles é a β-espodumena delitiada, identificada na literatura pela sigla DβS.

O DβS resulta da refinação do lítio como subproduto sólido, em pó ou em fragmentos, que normalmente teria como destino depósitos de resíduos, aterros ou pilhas a céu aberto. Ocupa espaço, pode produzir poeiras, exige monitorização ambiental e raramente encontra utilização em grande escala.

Uma equipa da Universidade Flinders, na Austrália, liderada pelo professor Aliakbar Gholampour, decidiu inverter esta lógica. Em vez de encararem o DβS como um problema, os investigadores viram nele um ingrediente.

Geopolímeros: uma alternativa ao cimento Portland

O grupo ensaiou o DβS num betão diferente do convencional: o betão geopolimérico. Este sistema não contém cimento Portland. Assenta numa mistura de materiais ricos em silício e alumínio, como cinzas ou escórias industriais, ativados por soluções alcalinas que desencadeiam reações de polimerização.

Ao introduzirem DβS nessa matriz, os cientistas observaram que o resíduo poderia funcionar como aditivo e substituir parcialmente outros componentes, incluindo cinzas volantes de centrais termoelétricas. O resultado despertou atenção.

Os ensaios apontaram para maior resistência mecânica e durabilidade, com potencial para superar os betões tradicionais em determinadas formulações.

Por outras palavras, um «resíduo» da indústria das baterias começa a desempenhar uma função de reforço estrutural num betão com menor pegada de carbono.

Menos resíduos, mais circularidade

Porque merece atenção esta solução para o betão

A proposta australiana responde a dois desafios que crescem em simultâneo: o aumento acentuado da procura de lítio e a necessidade de reduzir as emissões da construção civil. A ligação entre a mineração e o betão pode ter vários efeitos diretos:

• redução da quantidade de resíduos da refinação de lítio encaminhados para aterros ou barragens industriais;
• menor utilização de matérias-primas tradicionais associadas a impactos elevados, como cinzas volantes de carvão e clínquer de cimento;
• valorização económica de um resíduo que atualmente implica custos de armazenamento e controlo ambiental;
• aplicação prática da economia circular, em que o subproduto de um setor se torna um componente qualificado de outro.

Este reaproveitamento torna-se mais relevante porque a mineração de lítio tende a aumentar com a eletrificação dos transportes. A cada novo megawatt-hora de capacidade de baterias produzidas correspondem também fluxos de resíduos que precisam de um destino seguro.

Como se comporta o novo betão na prática

Formulações, ensaios e limitações atuais

Para obter resultados robustos, a equipa australiana alterou a composição dos geopolímeros com DβS, variando os tipos de ativadores alcalinos, a proporção entre o resíduo e outros agregados e as condições de cura à temperatura ambiente.

Algumas combinações sobressaíram, alcançando resistências compatíveis com as dos betões comuns usados em estruturas correntes e, nalguns casos, superiores. O seu desempenho também rivalizou com o dos geopolímeros tradicionais à base de cinzas, com uma vantagem ambiental clara: uma menor ligação ao carvão e aos seus subprodutos.

Estes materiais têm ainda várias etapas de validação pela frente: uniformizar a qualidade do DβS proveniente de diferentes minas, analisar a durabilidade a longo prazo, estudar o comportamento perante ciclos de humidade, calor e frio, avaliar o impacto dos ataques químicos e verificar a compatibilidade com as normas de construção.

O avanço científico já foi alcançado em laboratório; o desafio seguinte é transformar esse conhecimento num produto certificado, competitivo no preço e passível de produção em escala.

Onde poderia ser utilizado este betão

Num cenário realista, o betão com DβS deverá começar por ser usado em aplicações controladas e com menor risco estrutural, conquistando espaço à medida que acumular um historial de utilização. Entre as possibilidades mais naturais encontram-se:

• pavimentação de passeios, parques de estacionamento e ciclovias;
• blocos para muros de suporte, paredes de vedação e elementos pré-fabricados;
• infraestruturas não críticas, como pavilhões industriais ligeiros e estruturas temporárias;
• projetos-piloto em conjuntos habitacionais de interesse social ligados a programas de inovação.

Com o passar do tempo, e caso os resultados de durabilidade se confirmem, pontes, viadutos e edifícios de vários pisos poderão também entrar no horizonte.

Outras tentativas de «descarbonizar» o betão

Bactérias, madeira e autorreparação

A procura de betões mais limpos não é recente. Em todo o mundo, vários grupos investigam alternativas e complementos ao processo clássico de fabrico com cimento Portland. Entre as linhas de investigação mais referidas contam-se:

• pós com bactérias desidratadas que, depois de reativadas com água, ureia e cálcio, produzem biocimento capaz de «colar» grãos de areia e fissuras;
• betões com microcápsulas de enzimas que se rompem quando aparecem fissuras, libertando agentes de cura que imitam a cicatrização dos ossos;
• projetos que transformam resíduos de madeira em aditivos cimentícios, substituindo parte do clínquer e diminuindo a intensidade carbónica por metro cúbico.

Isoladamente, nenhuma destas abordagens resolve o problema mundial das emissões da construção. Em conjunto, porém, apontam para um setor em transformação, mais atento ao ciclo de vida dos materiais e às possibilidades de reutilizar resíduos.

Riscos, precauções e próximos passos

A reutilização de resíduos industriais em grande escala suscita sempre questões de segurança. No caso do DβS, entidades reguladoras e comunidades quererão respostas claras sobre a possível lixiviação de elementos químicos, os impactos nas águas subterrâneas e a qualidade do ar durante o manuseamento e futuras demolições.

Ensaios toxicológicos, simulações de décadas de utilização e análises independentes podem ajudar a gerar confiança. A variabilidade é um ponto sensível: o minério de cada mina de lítio tem uma composição própria. Para garantir que o betão final mantém um desempenho e uma segurança previsíveis, poderá ser necessário classificá-lo por lote ou adotar processos de tratamento padronizados.

Como o betão com DβS pode afetar cidades e obras no Brasil

A mineração de lítio no Brasil ainda dá os primeiros passos quando comparada com a da Austrália e do Chile, mas o país começa a afirmar-se como fornecedor relevante. Se a solução baseada em DβS ganhar expressão, poderão surgir oportunidades para:

• parcerias entre empresas mineiras, universidades e produtores locais de pré-fabricados;
• novos polos industriais dedicados a betões geopoliméricos regionais, com recurso a resíduos próximos das zonas de obra;
• projetos públicos que exijam uma percentagem mínima de conteúdo reciclado em obras de infraestruturas.

Para imaginar o impacto, pense-se num grande complexo logístico construído perto de uma região de extração de lítio. Em vez de os resíduos serem transportados por camiões para locais distantes, esse fluxo poderia ser encaminhado para centrais de betão, reduzindo o transporte e criando valor local.

Termos como «geopolímero» e «β-espodumena delitiada» podem parecer afastados do quotidiano, mas descrevem precisamente esta fronteira entre a química dos materiais e a política climática. Cada ponto percentual de cimento substituído por soluções deste género representa milhares de toneladas de CO₂ a menos ao longo de anos de obra.