No universo da construção civil, o cimento desempenha um papel fundamental há séculos. No entanto, suas funções estão prestes a se expandir significativamente, graças a um avanço inovador na bioengenharia. Pesquisadores de destaque na Dinamarca e na China descobriram uma forma de converter cimento em uma espécie de “bateria viva“, prometendo revolucionar a maneira como a energia é armazenada nas infraestruturas urbanas.
A equipe das universidades de Aarhus e Chongqing Jiaotong injetou a bactéria Shewanella oneidensis no cimento durante sua preparação. Esta bactéria é conhecida por suas propriedades eletroativas. Em um movimento inesperado, os microrganismos não ficaram isolados na matriz sólida. Conseguiram, em vez disso, sobreviver e interagir eficazmente com o cimento, formando o que foi nomeado de “híbrido de cimento microbiano”.
Como funciona o cimento vivo?
A pesquisa publicada na revista Cell Reports Physical Science revela que o truque está na capacidade de integrar microrganismos eletroativos ao cimento, criando uma rede de armazenamento de cargas. Esses microrganismos facilitam a transferência extracelular de elétrons dentro da estrutura sólida do material, transformando-o em um componente vital de um circuito eletroquímico funcional.
O processo de criação desse “cimento vivo” começa com o cultivo da bactéria S. oneidensis em um meio adequado que preserve suas habilidades eletroativas. Posteriormente, suas colônias são diluídas em água deionizada e adicionadas à matriz do cimento. Este uso inovador de bactérias permite que o próprio material funcione como um banco de energia, abrindo portas para inúmeras aplicações nas cidades inteligentes do futuro.
- Composição: o cimento é misturado com bactérias eletroativas, capazes de transferir elétrons durante seu metabolismo.
- Geração de energia: as bactérias consomem nutrientes e liberam elétrons, criando uma corrente elétrica que pode ser captada.
- Condutividade: o cimento, normalmente isolante, é modificado com aditivos que facilitam a condução elétrica gerada pelas bactérias.
- Autossustentabilidade: as bactérias permanecem vivas dentro do cimento, permitindo geração contínua de energia enquanto houver nutrientes.
- Aplicações potenciais: paredes, pisos e estruturas de edifícios que funcionam como sensores, sistemas de iluminação de baixo consumo ou pequenas fontes de energia.
- Durabilidade e manutenção: o cimento mantém suas propriedades mecânicas, e a longevidade das bactérias depende da manutenção de um ambiente favorável (umidade e nutrientes).
- Impacto ambiental: essa tecnologia pode reduzir a dependência de baterias tradicionais e contribuir para construções mais sustentáveis.
Como é a criação do cimento bioativo?
Para elaborar o cimento que armazena energia, o primeiro passo envolve a mistura do cimento Portland com sulfato de sódio, que atua como um eletrólito crucial. A mistura é meticulosamente agitada para assegurar homogeneidade, promovendo uma distribuição uniforme de todos os componentes. Posteriormente, é adicionada a suspensão bacteriana que, ao interagir com os outros elementos, transforma o cimento em um meio vivo.
Esse processamento cuidadoso continua até que a pasta de cimento esteja pronta para ser moldada. Com vibrações suaves, elimina-se as bolhas de ar e, após um período de cura controlada, as amostras estão prontas para efetuar os testes que comprovaram sua eficácia. O resultado é um material que possui a capacidade de gerar 178,7 Wh/kg, aproximadamente suficiente para uma casa rodar várias lâmpadas LED por hora.
Quais as potenciais aplicações e viabilidade comercial?
A versatilidade do cimento vivo é notável, principalmente na sua capacidade de armazenar energia e continuar funcional mesmo após a vida útil das bactérias. Este aspecto torna-o uma solução inovadora para infraestruturas urbanas que desejam integrar armazenamento de energia renovável de forma discreta e funcional.
Além disso, os canais microscópicos no cimento permitem que, mesmo após a morte dos microrganismos, o material possa ser revitalizado com novas colônias de bactérias e nutrientes, assegurando uma longevidade estendida aos protótipos. Essa característica adiciona um valor significativo ao produto, tornando-o uma opção escalável para infraestrutura sustentável nas cidades.
Como esse novo material pode impactar no meio urbano?
A incorporação desse produto nas construções abre novas possibilidades para armazenamento de energia limpa diretamente nas paredes e estruturas urbanas sem necessidade de instalações visíveis ou adicionais. Isso não só pode promover uma eficiência energética elevada, mas também diminuir a pegada de carbono das cidades.
Com este advento, as edificações poderão adotar uma abordagem dupla: atuar tanto como infraestrutura física quanto como armazenadoras de energia, potencializando a integração de energias renováveis. Enquanto desafios sociais e logísticos ainda precisam ser superados para a implementação em larga escala, os resultados preliminares são promissores, pavimentando o caminho para uma revolução urbana sustentável.
FAQ sobre cimento bioativo
- Como as bactérias sobrevivem dentro do material? As bactérias Shewanella oneidensis são adaptadas para sobreviver em ambientes eletroativos. Dentro do cimento, elas utilizam a matriz sólida como suporte, enquanto se beneficiam do eletrólito adicionado para viver e transferir elétrons, garantindo sua funcionalidade.
- É possível usar outros tipos de bactérias para o mesmo fim? Embora este estudo específico utilize a Shewanella oneidensis devido às suas propriedades eletroativas, o campo da bioengenharia está sempre em evolução, e futuras pesquisas poderão explorar outras bactérias capazes de desempenhar funções similares ou superiores.
- O cimento bioativo é seguro para uso humano? Até o momento, testes não indicaram riscos diretos associados ao uso do cimento bioativo para humanos. No entanto, como qualquer novo material, estudos de médio a longo prazo são necessários para garantir sua total segurança e aceitação no mercado.
- Há exemplos práticos de uso do cimento bioativo? Embora ainda em etapas experimentais, algumas faculdades de engenharia e desenvolvimento urbano estão começando a integrar exemplares de cimento bioativo em pequenas infraestruturas de teste, com expectativas de expansão futura conforme os resultados comprovem sua eficiência e segurança.
