Substituir o cimento por bactérias em nossas construções, é possível!

Pesquisadores do Instituto Fraunhofer na Alemanha desenvolveram um método inovador para produzir materiais de construção biogênicos a partir de cianobactérias, anteriormente conhecidas como algas verde-azuladas. Esse avanço pode revolucionar a indústria de construção ao oferecer uma alternativa sustentável ao cimento tradicional, reduzindo ao mesmo tempo as emissões de CO₂.


A indústria de construção enfrenta um grande desafio: o cimento, componente principal do concreto amplamente utilizado, contribui significativamente para a mudança climática devido às suas altas emissões de dióxido de carbono. Em 2018, a produção de cimento na Alemanha gerou cerca de 20 milhões de toneladas de CO₂, representando quase 10% das emissões industriais nacionais, segundo a Agência Alemã de Meio Ambiente (UBA).

Para enfrentar esse problema ambiental, os pesquisadores dos Institutos Fraunhofer para Tecnologias e Sistemas Cerâmicos (IKTS) e para Tecnologia de Feixes de Elétrons e Plasmas (FEP) desenvolveram o projeto "BioCarboBeton". Esse projeto introduz um método de produção biológica que não só elimina as emissões de carbono, mas também utiliza o CO₂ atmosférico no processo de fabricação.

No coração desse método estão as cianobactérias, capazes de realizar fotossíntese. Sob a combinação de luz, umidade e temperatura, esses micro-organismos formam estruturas semelhantes a estromatólitos, compostas principalmente de calcário. Essas estruturas biogênicas existem na natureza há 3,5 bilhões de anos, testemunhando a robustez e durabilidade desse processo biológico.

Os pesquisadores conseguiram reproduzir esse processo natural graças a uma abordagem tecnológica avançada. O Dr. Matthias Ahlhelm, do IKTS, supervisiona o desenvolvimento dos materiais e processos, bem como a seleção dos agentes de preenchimento e ligação. Paralelamente, a equipe da Dra. Ulla König, no FEP, é responsável pela cultura das cianobactérias, análise microbiológica e aumento da produção de biomassa.

A produção começa com a cultura das cianobactérias fotossensíveis em uma solução nutritiva. Em seguida, para permitir a mineralização e a formação das estruturas estromatolíticas, fontes de cálcio como o cloreto de cálcio são adicionadas à solução bacteriana. Uma mistura de hidrogéis e vários agentes de preenchimento, como diferentes tipos de areia, é preparada, enquanto CO₂ adicional é incorporado para apoiar o processo.

A mistura bacteriana é então homogeneizada e estruturada ao ser vertida em moldes translúcidos, permitindo assim a continuação dos processos metabólicos e fotossintéticos. A mineralização subsequente leva à solidificação final do material. Alternativamente, substratos porosos podem ser produzidos e tratados com a cultura de cianobactérias, oferecendo flexibilidade em aplicações potenciais, como isolamento, tijolos, enchimentos de cofragens e até mesmo argamassa ou estuque.

O projeto BioCarboBeton visa determinar as propriedades materiais e mecânicas dos materiais biogênicos produzidos, bem como aumentar a escala de produção. Trabalhando atualmente com biogás e outras fontes de cálcio como basalto e resíduos de mineração, os pesquisadores também exploram processos circulares para uma produção sustentável e eficiente.

Tendo estabelecido e testado o processo, a equipe de pesquisa Fraunhofer agora trabalha para aumentar os volumes de produção e definir as propriedades sólidas necessárias para a fabricação em grande escala desses materiais ecológicos. Os Drs. Ahlhelm e König estão convencidos de que seu método abre caminho para uma tecnologia biológica promissora para uma economia circular, não apenas no setor de construção, mas também além dele.