De acordo com pt.wedoany.com-Investigadores do Laboratório Masic do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da CarbonCure Technologies, através da técnica de espectroscopia micro-Raman in situ, revelaram o mecanismo químico preciso pelo qual o dióxido de carbono (CO₂) promove a hidratação inicial durante a mistura da pasta de cimento e forma uma microestrutura de argamassa ou betão mais uniforme e densamente entrelaçada. O artigo científico correspondente, intitulado "In-Situ Raman Spectroscopy of Silica Gel Templated Hydration Pathways in CO₂-Activated Cement", foi publicado no Journal of the American Ceramic Society.
A equipa utilizou a espectroscopia micro-Raman in situ — uma técnica de observação capaz de identificar fases químicas individuais à escala micrométrica — para monitorizar o processo de hidratação do cimento ativado por CO₂ durante 24 horas, elucidando a sequência molecular pela qual o CO₂ produz um efeito de aumento da resistência inicial no sistema cimentício. O estudo descobriu que, na hidratação inicial, o CO₂ não prejudica a química do ligante, mas sim promove a formação de uma microestrutura de ligante densamente interligada.
Yuliya Kravtsov, CEO da CarbonCure, afirmou que este estudo fornece a mais forte validação experimental até à data para a carbonatação mineral no betão, explicando como a tecnologia de utilização de carbono ajuda os produtores a reduzir o consumo e os custos de cimento, obtendo simultaneamente betão de alto desempenho consistente. Acrescentou que a tecnologia já foi comercialmente validada em mais de 11 milhões de cargas de camiões betoneira em aplicações reais, abrangendo desde edifícios residenciais a desenvolvimentos complexos de edifícios altos e projetos de infraestruturas.
O Professor Admir Masic do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do MIT salientou que, embora os investigadores tenham observado ao longo dos anos que o betão ativado por CO₂ apresenta maior resistência inicial, o mecanismo preciso tem sido difícil de determinar, uma vez que as fases envolvidas são transitórias e difíceis de observar diretamente. Através da espectroscopia micro-Raman in situ, a equipa observou em tempo real o processo químico da carbonatação mineral, descobrindo uma sequência altamente ordenada e engenhosamente coreografada: o CO₂ cria um suporte de gel de sílica em todo o material, que serve de modelo para um ligante mais interligado. Estas perceções fornecem um novo quadro para melhorar o desempenho do betão através da carbonatação mineral com CO₂.
A equipa de investigação determinou que, durante a mistura da argamassa ou betão, o CO₂ injetado na pasta de cimento não se limita a preencher o espaço poroso com partículas de carbonato de cálcio, como se pensava anteriormente. Em vez disso, o composto desencadeia uma sequência de hidratação fundamentalmente diferente, em três fases. Na fase de mineralização (até quatro horas após a injeção), o CO₂ forma rapidamente nanopartículas de carbonato de cálcio, desviando temporariamente o cálcio do seu papel habitual, permitindo o desenvolvimento de uma rede de gel de sílica lisa e uniformemente distribuída. Na fase de transição (quatro a oito horas após a injeção), o CO₂ é consumido, a hidratação normal é retomada e o hidróxido de cálcio reage com a rede de gel de sílica para formar silicato de cálcio hidratado uniformemente distribuído — o composto de resistência fundamental na argamassa ou betão. Na fase de estabilização (após oito horas), a hidratação continua de forma convencional, preenchendo a estrutura e produzindo um ligante mais uniforme e interligado, com presa mais rápida e um aumento de cerca de 13% na resistência inicial em comparação com a pasta de referência. Crucialmente, a equipa do MIT e da CarbonCure obteve a primeira evidência visual direta da carbonatação mineral inicial, mostrando que as partículas de carbonato de cálcio permanecem quimicamente estáveis ao longo do tempo, permanentemente seladas na matriz.
Dean Forgeron, Diretor de Tecnologia da CarbonCure, concluiu que se trata de um avanço na compreensão da carbonatação mineral pela indústria. O estudo mostra que a carbonatação mineral não é apenas o armazenamento permanente de dióxido de carbono no betão; ela influencia ativamente a microestrutura do ligante desde os primeiros momentos da hidratação. A indústria pode utilizar esta química para aumentar a eficiência e a rentabilidade do cimento, fornecendo simultaneamente produtos da mesma alta qualidade e cumprindo as especificações dos projetos mais exigentes.
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