What if cracks in concrete could fix themselves? - Congrui Jin

Tradutor: Leonardo Silva Revisor: Ramon Tanoeiro Souza

Concrete is the most widely used

O concreto é o material de construção mais amplamente usado no mundo.

construction material in the world.

It can be found in swathes of city pavements,

Ele pode ser encontrado em faixas de pavimentação,

bridges that span vast rivers,

em pontes que atravessam rios enormes

and the tallest skyscrapers on earth.

e nos mais altos arranha-céus do mundo.

But this sturdy substance

Mas essa substância tão firme possui uma fraqueza:

does have a weakness:

é propensa a rachaduras catastróficas

it’s prone to catastrophic cracking

that costs tens of billions of dollars

que custam dezenas de bilhões de dólares em reparos todos os anos.

to repair each year.

But what if we could avoid that problem,

Mas e se pudéssemos evitar esse problema

by creating concrete that heals itself?

criando um concreto que se conserta sozinho?

This idea isn’t as far-fetched

Essa ideia não é tão improvável quanto parece.

as it may seem.

It boils down to an understanding

Tudo se resume a entendermos como o concreto é produzido

of how concrete forms,

and how to exploit that process

e como podemos usar esse processo ao nosso favor.

to our benefit.

Concrete is a combination of coarse stone

O concreto é uma combinação de pedra bruta e partículas de areia,

and sand particles, called aggregates,

chamados de agregados,

that mix with cement, a powdered blend

que são misturados com cimento, pó feito à base de argila e calcário.

of clay and limestone.

When water gets added to this mix,

Quando acrescentamos água a essa mistura,

the cement forms a paste and

o cimento forma uma massa que encobre os agregados

coats the aggregates, quickly hardening

e endurece rapidamente por meio de uma reação química chamada hidratação.

through a chemical reaction

called hydration.

Por fim, o material resultante fica forte o bastante

Eventually, the resulting material

grows strong enough to prop up buildings

para sustentar edifícios de centenas de metros de altura.

that climb hundreds of meters

into the sky.

While people have been using

Diversas receitas para produção de cimento têm sido usadas há mais de 4 mil anos,

a variety of recipes to produce cement

for over 4,000 years,

concrete itself

mas o concreto em si é surpreendentemente bem mais recente.

has a surprisingly short lifespan.

After 20 to 30 years,

Após 20 ou trinta anos,

natural processes like concrete shrinkage,

processos naturais como o encolhimento do concreto,

excessive freezing and thawing,

congelamento e descongelamento excessivos e cargas pesadas

and heavy loads can trigger cracking.

podem ocasionar rachaduras.

And it’s not just big breaks that count:

E não são só as grandes rachaduras que preocupam.

tiny cracks can be just as dangerous.

Rachaduras minúsculas também podem ser perigosas.

Concrete is often used

O concreto é normalmente usado

as a secondary support

como apoio secundário em volta de armações de aço.

around steel reinforcements.

In this concrete, even small cracks

Nesse concreto,

até rachaduras pequenas podem deixar passar água,

can channel water, oxygen,

and carbon dioxide that corrode the steel

oxigênio e dióxido de carbono,

que corroem o aço e levam a desabamentos desastrosos.

and lead to disastrous collapse.

On structures like bridges and highways

Em estruturas como pontes e avenidas, que estão sob constante utilização,

that are constantly in use,

detecting these problems

detectar esses problemas antes que ocasionem catástrofes

before they lead to catastrophe

becomes a huge and costly challenge.

é um desafio caro e gigantesco.

But not doing so

Mas não fazer isso também pode pôr em risco milhares de vidas.

would also endanger thousands of lives.

Fortunately, we’re already experimenting

Felizmente, já estamos testando formas

with ways this material

de esse material começar a se consertar sozinho.

could start fixing itself.

And some of these solutions

Algumas dessas soluções se baseiam no mecanismo de autorreparo do concreto.

are inspired by concrete’s

natural self-healing mechanism.

When water enters these tiny cracks,

Quando a água entra nessas rachaduras minúsculas,

it hydrates the concrete’s calcium oxide.

ela hidrata o óxido de cálcio do concreto.

O hidróxido de cálcio resultante reage com o dióxido de carbono do ar,

The resulting calcium hydroxide

reacts with carbon dioxide in the air,

starting a process called

dando início a um processo chamado reparo autoproduzido,

autogenous healing, where

microscopic calcium carbonate crystals

no qual cristais microscópicos de carbonato de cálcio

form and gradually fill the gap.

se formam e preenchem gradualmente a rachadura.

Unfortunately, these crystals

Infelizmente, esses cristais só podem fechar rachaduras

can only do so much, healing cracks

that are less than 0.3mm wide.

com menos de 0,3 mm de espessura.

Material scientists have figured out how

Cientistas de materiais descobriram

to heal cracks up to twice that size by

como reparar rachaduras até duas vezes maiores

adding hidden glue into the concrete mix.

adicionando cola à mistura de concreto.

If we put adhesive-filled fibers

Se colocarmos fibras adesivas e tubos na mistura,

and tubes into the mixture,

they’ll snap open when a crack forms,

estes se abrirão quando uma rachadura se formar,

releasing their sticky contents

liberando o conteúdo pegajoso e selando a rachadura.

and sealing the gap.

But adhesive chemicals often behave

Mas substâncias adesivas se comportam de forma bem diferente do concreto

very differently from concrete,

and over time, these adhesives

e, com o tempo,

can lead to even worse cracks.

esses adesivos podem levar a rachaduras ainda piores.

So perhaps the best way to heal

Então, talvez a melhor forma de reparar grandes rachaduras

large cracks is to give concrete

seja dar ao concreto ferramentas para se autorreparar.

the tools to help itself.

Scientists have discovered that

Os cientistas descobriram que algumas bactérias e fungos

some bacteria and fungi

can produce minerals,

podem produzir minerais,

including the calcium carbonate

inclusive o carbonato de cálcio encontrado no autorreparo.

found in autogenous healing.

Experimental blends of concrete

Misturas experimentais de concreto incluem esporos de bacterianos e fúngicos,

include these bacterial or fungal spores

alongside nutrients in their concrete mix,

bem como nutrientes na mistura do concreto,

where they could lie dormant

onde poderiam ficar inativos por centenas de anos.

for hundreds of years.

When cracks finally appear

Quando as rachaduras finalmente aparecem e a água escorre pra dentro do concreto,

and water trickles into the concrete,

the spores germinate, grow, and consume

os esporos germinam, crescem e consomem a sopa de nutrientes que os cerca,

the nutrient soup that surrounds them,

modifying their local environment

modificando seu ambiente local

to create the perfect conditions

e criando as condições ideais para que o carbonato de cálcio se desenvolva.

for calcium carbonate to grow.

Esses cristais preenchem gradualmente as rachaduras

These crystals gradually fill the gaps,

and after roughly three weeks,

e, após umas três semanas,

the hard-working microbes

os dedicados micróbios podem reparar totalmente rachaduras

can completely repair cracks

up to almost 1mm wide.

de quase 1 mm de largura.

When the cracks seal,

Após seladas as rachaduras,

the bacteria or fungi will make spores

as bactérias e fungos produzem esporos e ficam inativos novamente,

and go dormant once more—

ready to start a new cycle of self-healing

preparados para começar um novo ciclo de autorreparo

when cracks form again.

quando surgirem novas rachaduras.

Although this technique

Embora essa técnica tenha sido estudada extensivamente,

has been studied extensively,

we still have a ways to go

ainda precisamos estudá-la

before incorporating it

antes de incorporá-la na produção mundial de concreto.

in the global production of concrete.

But, these spores have huge potential

Mas esses esporos têm grande potencial

to make concrete

para produzir um concreto mais resistente e duradouro,

more resilient and long-lasting—

which could drastically reduce

o que pode reduzir drasticamente o custo financeiro e ambiental

the financial and environmental cost

of concrete production.

da produção de concreto.

Eventually, these microorganisms

Por fim, esses micro-organismos podem nos forçar a repensar

may force us to reconsider

the way we think about our cities,

a forma como planejamos nossas cidades,

bringing our inanimate concrete jungles

trazendo à vida nossas inanimadas selvas de pedra.

to life.