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

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

Concrete is the most widely used

O betão é o material de construção mais usado em todo o mundo.

construction material in the world.

It can be found in swathes of city pavements,

Encontra-se nas faixas dos pavimentos de cidades,

bridges that span vast rivers,

nas pontes que atravessam largos rios

and the tallest skyscrapers on earth.

e nos mais altos arranha-céus do planeta.

But this sturdy substance

Mas esta substância robusta tem um ponto fraco:

does have a weakness:

é propensa a rachas catastróficas

it’s prone to catastrophic cracking

that costs tens of billions of dollars

que custam dezenas de milhares de milhões de dólares

to repair each year.

em reparações, todos os anos.

But what if we could avoid that problem,

E se pudéssemos evitar este problema,

by creating concrete that heals itself?

criando betão que se autorregenerasse?

This idea isn’t as far-fetched

Esta ideia não é tão rebuscada como pode parecer.

as it may seem.

It boils down to an understanding

Resume-se à compreensão de como se forma o betão

of how concrete forms,

and how to exploit that process

e como explorar esse processo em nosso benefício.

to our benefit.

Concrete is a combination of coarse stone

O betão é uma mistura de pedras britadas

and sand particles, called aggregates,

e de partículas de areia, que se chamam os agregados

that mix with cement, a powdered blend

que se misturam com cimento,

of clay and limestone.

uma mistura poderosa de barro e calcário.

When water gets added to this mix,

Quando se acrescenta água a esta mistura,

the cement forms a paste and

o cimento forma uma pasta que envolve os agregados

coats the aggregates, quickly hardening

e que endurece rapidamente, através duma reação química,

through a chemical reaction

called hydration.

chamada hidratação.

Eventually, the resulting material

Por fim, o material resultante

grows strong enough to prop up buildings

fica suficientemente forte para sustentar edifícios

that climb hundreds of meters

que se elevam a centenas de metros até ao céu.

into the sky.

While people have been using

Embora as pessoas tenham usado

a variety of recipes to produce cement

uma série de receitas para produzir o cimento

for over 4,000 years,

há mais de 4000 anos,

concrete itself

o betão tem uma duração de vida surpreendentemente curta.

has a surprisingly short lifespan.

After 20 to 30 years,

Ao fim de 20 a 30 anos,

natural processes like concrete shrinkage,

processos naturais, como a contração do betão,

excessive freezing and thawing,

o congelamento e descongelamento excessivo

and heavy loads can trigger cracking.

e cargas pesadas podem provocar rachas.

And it’s not just big breaks that count:

E não são só as grandes rachas que contam,

tiny cracks can be just as dangerous.

as pequenas rachas podem ser igualmente perigosas.

Concrete is often used

O betão é usado com frequência

as a secondary support

como um suporte secundário em volta de reforços de aço.

around steel reinforcements.

In this concrete, even small cracks

Neste betão, até as pequenas rachas

can channel water, oxygen,

podem canalizar água, oxigénio e dióxido de carbono

and carbon dioxide that corrode the steel

que corroem o aço e levam a um colapso desastroso.

and lead to disastrous collapse.

On structures like bridges and highways

Em estruturas como pontes e autoestradas

that are constantly in use,

que são usadas permanentemente,

detecting these problems

detetar estes problemas, antes de acontecer uma catástrofe,

before they lead to catastrophe

becomes a huge and costly challenge.

é um problema enorme e dispendioso.

But not doing so

Mas, se não o fizéssemos,

would also endanger thousands of lives.

também poríamos em perigo milhares de vidas.

Fortunately, we’re already experimenting

Felizmente, já estamos a experimentar

with ways this material

formas de este material se autorregenerar.

could start fixing itself.

And some of these solutions

Algumas dessas soluções

are inspired by concrete’s

inspiram-se no mecanismo de auto-cura natural do betão.

natural self-healing mechanism.

When water enters these tiny cracks,

Quando a água entra por essas pequenas rachas,

it hydrates the concrete’s calcium oxide.

hidrata o óxido de cálcio do betão.

The resulting calcium hydroxide

O resultante hidróxido de cálcio

reacts with carbon dioxide in the air,

reage com o dióxido de carbono do ar,

starting a process called

iniciando um processo chamado cura autógena,

autogenous healing, where

microscopic calcium carbonate crystals

em que se formam microscópicos cristais de carbonato de cálcio

form and gradually fill the gap.

que preenchem gradualmente o espaço.

Unfortunately, these crystals

Infelizmente, esses cristais

can only do so much, healing cracks

só conseguem curar rachas com menos de 0,3 mm de largura.

that are less than 0.3mm wide.

Material scientists have figured out how

Os cientistas de materiais conseguiram descobrir

to heal cracks up to twice that size by

como curar rachas com o dobro deste tamanho

adding hidden glue into the concrete mix.

acrescentando cola oculta na mistura do betão.

If we put adhesive-filled fibers

Se introduzirmos na mistura

fibras e tubos cheios de produtos adesivos

and tubes into the mixture,

they’ll snap open when a crack forms,

estes abrir-se-ão quando se formar uma racha

releasing their sticky contents

libertando o seu conteúdo adesivo e selando a racha.

and sealing the gap.

But adhesive chemicals often behave

Mas os químicos adesivos comportam-se com frequência

very differently from concrete,

de forma muito diferente do betão

and over time, these adhesives

e, com o tempo, esses químicos podem provocar ainda mais rachas.

can lead to even worse cracks.

So perhaps the best way to heal

Por isso, talvez a melhor forma de curar rachas grandes

large cracks is to give concrete

seja dar ao betão os instrumentos para se curar a si mesmo.

the tools to help itself.

Scientists have discovered that

Os cientistas descobriram

some bacteria and fungi

que algumas bactérias e fungos podem produzir minerais,

can produce minerals,

including the calcium carbonate

incluindo o carbonato de cálcio

found in autogenous healing.

que se encontra na cura autógena.

Experimental blends of concrete

Misturas experimentais de betão

include these bacterial or fungal spores

incluem esporos dessas bactérias ou fungos,

alongside nutrients in their concrete mix,

juntamente com nutrientes na mistura do betão,

where they could lie dormant

onde eles podem manter-se adormecidos durante centenas de anos.

for hundreds of years.

When cracks finally appear

Quando aparecem as rachas e a água entra no betão,

and water trickles into the concrete,

the spores germinate, grow, and consume

os esporos germinam, crescem

e consomem a sopa nutriente que os rodeia,

the nutrient soup that surrounds them,

modifying their local environment

modificando o ambiente local

to create the perfect conditions

para criar as condições perfeitas

for calcium carbonate to grow.

para o carbonato de cálcio crescer.

These crystals gradually fill the gaps,

Esses cristais enchem a racha, pouco a pouco

and after roughly three weeks,

e, ao fim de umas três semanas,

the hard-working microbes

os micróbios esforçados podem reparar totalmente

can completely repair cracks

up to almost 1mm wide.

as rachas com 1 mm de largura.

When the cracks seal,

Quando a racha fica selada,

the bacteria or fungi will make spores

as bactérias ou fungos produzirão esporos

and go dormant once more—

e voltam a adormecer,

ready to start a new cycle of self-healing

prontas para iniciar um novo ciclo de auto-cura,

when cracks form again.

quando se voltarem a formar rachas.

Although this technique

Embora esta técnica já tenha sido estudada extensivamente,

has been studied extensively,

we still have a ways to go

ainda temos muito a fazer

before incorporating it

in the global production of concrete.

antes de a incorporar na produção global do betão.

But, these spores have huge potential

Mas estes esporos têm um enorme potencial

to make concrete

de fazer um betão mais resistente e de maior duração

more resilient and long-lasting—

which could drastically reduce

o que pode reduzir drasticamente

the financial and environmental cost

o custo financeiro e ambiental da produção do betão.

of concrete production.

Eventually, these microorganisms

Um dia, estes micro-organismos

may force us to reconsider

podem forçar-nos a reconsiderar

the way we think about our cities,

a forma como pensamos as nossas cidades,

bringing our inanimate concrete jungles

fazendo reviver as nossas floresta inanimadas de betão.

to life.