Os segredos químicos de um quebra-mar de concreto produzido com o cimento Romano, que passou os últimos dois mil anos submersos no mar Mediterrâneo, foram descobertos por uma equipe de pesquisadores liderada por Paul Monteiro, do Departamento de Lawrence Berkeley National Laboratory Energia (Berkeley Lab), um professor de engenharia civil e ambiental da Universidade da Califórnia. As análises dessas amostras confirmam que o concreto romano era muito superior ao concreto atual em termos de durabilidade e sua fabricação seria menos prejudicial ao meio ambiente e como essas diferenças poderiam ser adotadas na atualidade. “Não é que o concreto moderno não seja bom – É tão bom que são usados 19 bilhões de toneladas do produto por ano”, diz Monteiro. “O problema é que a fabricação de cimento Portland é responsável por 7% do dióxido de carbono que as indústrias colocam na atmosfera.”
O cimento Portland é o ligante do concreto moderno e sua produção é responsável pela liberação de carbono na queima do combustível necessário para fabricação do clínquer (matéria prima intermediária), onde a temperatura nos atuais fornos pode alcançar até 1.450 graus Centígrados. A equipe de Monteiro descobriu que os romanos usavam bem menos cal e precisavam de temperaturas inferiores aos 900º C, exigindo bem menos combustível que no processo de produção do cimento Portland atual. “Em meados do século XX, as estruturas dos concretos com cimento portland foram projetadas para durar cerca de 50 anos e muitas estão com os dias contados”, disse Monteiro. “Atualmente já estamos projetando estruturas que irão durar de 100 a 120 anos”. As instalações portuárias romanas, construídas há cerca de 2.000 anos, mesmo com constantes ataques químicos e das ações das ondas do mar, continuam, de certa forma intactas.
Um das grandes diferenças reside nos ligantes de cada um deles. Os concretos feitos com cimento de Portland é um composto de cálcio, silicatos, e hidratos (CSH). Nos Concretos Romanos o composto é bem diferente, com adição de mais alumínio e um teor menor de silício e o resultado da mistura de cálcio-alumínio-silicato hidratado é um ligante excepcionalmente estável.
Lições para o futuro
Concretos modernos, mais ecológicos, já incluem cinzas vulcânicas ou cinzas de usinas de queima de carvão, como substitutos parciais de cimento Portland e apresentam bons resultados. As análises mostraram que nas receitas romanas são necessários 10% a menos em peso de cal e os cimentos eram produzidos com temperaturas bem menores que para os cimentos portland atuais. A Cal ao reagir com alumínio melhorou a resistência e longevidade pela sua alta estabilidade.
Os romanos misturavam cal e rochas vulcânicas nas estruturas de cimento, enquanto as estruturas subaquáticas eram feitas de cal e cinzas vulcânicas que formavam uma argamassa que ao entrar em contacto com a água do mar, ocorria uma reação química quente que endurecia a mistura e o ingrediente secreto era uma pozolana rica em alumínio.
“Para nós, a pozolana é importante por suas aplicações práticas”, diz Monteiro. “Poderíamos substituir 40% da demanda mundial de cimento Portland e há fontes de pozolana em todo o mundo.”
Mais forte e mais duradouro que o concreto moderno, sendo produzido com menos combustível e liberando menos carbono para a atmosfera, poderá ter sido o legado de uma compreensão mais profunda de como os romanos fizeram o seu incomparável concreto.
Este trabalho foi apoiado pela Abdullah University of Science and Technology, a Fundação Loeb Classical Library da Universidade de Harvard, e o Instituto de Ciências da DOE. As amostras do concreto romano marítimo foram fornecidos por Marie Jackson e pelo programa de perfuração ROMACONS, patrocinado pela Italcementi de Bergamo, na Itália.
# # #
Contactos científicos: Paulo Monteiro, monteiro@ce.berkeley.edu, 510-643-8251; Marie Jackson, mdjackson@berkeley.edu, 928-853-7967
Para mais informações, leia a UC Berkeley press release em http://newscenter.berkeley.edu/2013/06/04/roman-concrete/.
A Universidade da Califórnia Berkeley Lab administra para o Departamento do Instituto de Ciências da Energia dos EUA. Para mais informações, visite www.lbl.gov .
Instituto de Ciência do DOE é o maior defensor da pesquisa básica nas ciências físicas nos Estados Unidos, e está trabalhando para resolver alguns dos desafios mais prementes do nosso tempo. Para mais informações, visite o website do Escritório de Ciência em science.energy.gov.
