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Pesquisa multiuniversitária explora a viabilidade da cinza da casca de arroz como substituto parcial do cimento em construções à base de concreto.

O estudo, coescrito por um pesquisador da AURAK, utilizou técnicas de Aprendizado de Máquina para desenvolver modelos de previsão de resistência.

Como parte da busca por substitutos para o cimento na indústria da construção, um grupo de pesquisadores de dez universidades – incluindo a Universidade Americana de Ras Al Khaimah (AURAK) – publicou um artigo que explora a viabilidade do uso de cinzas de casca de arroz como substituto parcial do cimento na produção de concreto sustentável.

A cinza de casca de arroz (CCA), rica em sílica, possui propriedades químicas favoráveis como material suplementar semelhante ao cimento para uso em concreto. O uso de CCA no concreto resulta em sua reação química com os hidratos do cimento, principalmente o hidróxido de cálcio, formando produtos secundários que conferem resistência e estabilidade à mistura de concreto resultante.

A produção de concreto está associada à liberação de uma quantidade significativa de dióxido de carbono, um dos principais ingredientes do cimento. O objetivo do estudo foi reduzir os impactos ambientais negativos associados à fabricação do concreto.

O estudo utilizou técnicas de Aprendizado de Máquina (AM) para desenvolver modelos de previsão da resistência à compressão do concreto com cinzas de casca de arroz (CCA), em contraste com os métodos tradicionais, que são caros e demorados. As abordagens de AM são agora utilizadas na indústria de materiais para o desenvolvimento de modelos preditivos eficientes que incorporam explicitamente a relação entre os parâmetros de resposta e os fatores de entrada. O estudo fornece orientações valiosas para construtores e pesquisadores estimarem a resistência à compressão do concreto com CCA.

Na segunda fase da pesquisa, em andamento (realizada exclusivamente na AURAK), os efeitos da CCA como substituto parcial do cimento no concreto foram investigados em um programa experimental de laboratório. O cimento foi substituído em 5%, 10% e 15% (em peso) por CCA na produção de concreto. Características importantes de resistência e durabilidade das misturas de concreto resultantes foram avaliadas nos estados fresco e endurecido em várias idades do concreto.

Os resultados dos testes mostraram que o uso de cinza de casca de arroz (CCA) como substituto parcial do cimento no concreto melhora a resistência à compressão em idades mais avançadas, a resistência à abrasão e as características de barreira à umidade do concreto. Além disso, um importante indicador de durabilidade do concreto, ou seja, a baixa retração por secagem, é significativamente melhorado com a incorporação de CCA como substituto parcial do cimento.

O Prof. Stephen Wilhite, Vice-Presidente Sênior de Assuntos Acadêmicos e Sucesso Estudantil e Reitor da AURAK, disse: “Gostaríamos de parabenizar a equipe de pesquisa que contribuiu para este estudo. Ele faz parte das tentativas globais contínuas de diferentes pesquisadores para encontrar substitutos para materiais prejudiciais ao meio ambiente. Os resultados são encorajadores e estamos confiantes de que a pesquisa sobre o uso de cinza de casca de arroz como substituto do cimento continuará e poderá impulsionar a sustentabilidade no setor da construção.”

Prof. Roz-Ud-Din Nassar, do Departamento de Engenharia Civil e de Infraestrutura da AURAK e um dos autores do artigo, afirmou: “Enquanto o mundo luta para reduzir as emissões de CO2 e salvar o planeta, é dever de todos contribuir para esse esforço. Estamos felizes que nossa pesquisa apresente fortes argumentos a favor do uso de cinzas de casca de arroz (CCA) como substituto parcial do cimento na fabricação de concreto. Os resultados dos testes apontam para a viabilidade do uso de CCA no concreto para a produção de misturas de concreto econômicas, duráveis e ecologicamente corretas. Essas misturas representam um passo importante na direção de práticas de construção sustentáveis.” Considerando as propriedades aglomerantes do cimento, o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) estima que cerca de 4 bilhões de toneladas de cimento sejam produzidas globalmente a cada ano, representando 7% do total de emissões de CO2. Mais precisamente, a fabricação de 1 tonelada de cimento produz 0,9 tonelada de CO2. As outras universidades cujos pesquisadores estiveram envolvidos na primeira fase do estudo foram: Universidade de Najran, Arábia Saudita; Universidade de Engenharia e Tecnologia, Paquistão; Macroview Projects, Austrália; Universidade Príncipe Sattam Bin Abdulaziz, Arábia Saudita; Universidade do Golfo para Ciência e Tecnologia, Kuwait; Universidade de Tecnologia da Silésia, Polônia; Universidade de Tecnologia e Economia de Budapeste, Hungria; Universidade de Tecnologia de Luleå, Suécia; e Universidade Monash, Malásia.