Pesquisadores do MIT descobrem que a injeção de dióxido de carbono aumenta a resistência do cimento

Pesquisadores do MIT conseguiram observar, pela primeira vez, como a injeção de dióxido de carbono (CO₂) altera o processo de endurecimento do cimento, resultando em uma pasta com resistência à compressão 13% superior após 24 horas. O estudo, publicado no *Journal of the American Ceramic Society*, detalha o mecanismo químico que fundamenta a prática industrial de armazenar emissões em derivados de cimento para aprimorar o comportamento inicial do material.

Liderada pelo professor associado Admir Masic e pelo pesquisador Marcin Hajduczek, a equipe do MIT Concrete Sustainability Hub utilizou a espectroscopia Raman. A técnica, baseada em laser, identifica compostos por meio dos sinais de seus enlaces químicos, superando a limitação de ferramentas convencionais que não captavam a rapidez das reações químicas envolvidas.

Para a realização do experimento, o grupo despressurizou um tanque de CO₂ líquido, congelando-o instantaneamente para misturar os grãos sólidos à pasta fresca de cimento. As amostras foram seladas e monitoradas durante as primeiras 24 horas de cura.

A análise via laser revelou que, ao entrar em contato com a pasta, o CO₂ reage com o cálcio liberado pelo clínquer, formando variantes de carbonato de cálcio. Essa captura temporária de cálcio desacelera a hidratação normal do material, permitindo que os silicatos se distribuam pela matriz antes de sua transformação. Esse cenário cria uma rede transitória de gel de sílica no interior da pasta.

Cerca de quatro ou cinco horas após a mistura, com a mineralização do CO₂ concluída, a hidratação convencional é reativada. O hidróxido de cálcio reage então com o gel de sílica para produzir o silicato de cálcio hidratado (C-S-H), composto essencial para a coesão do cimento. Diferente do processo convencional, onde o C-S-H se forma apenas ao redor das partículas de clínquer, a injeção de CO₂ faz com que esse composto se distribua de maneira mais homogênea por toda a matriz.

Os dados indicam que a utilização de CO₂ equivalente a 1% do peso do cimento promove o aumento de 13% na resistência à compressão em 24 horas. A descoberta refuta a hipótese de que as partículas de carbonato de cálcio seriam as responsáveis pelo ganho de força, revelando que elas atuam como elementos passivos dentro da estrutura temporária de gel.

O estudo indica que a dosagem do gás é determinante, pois o excesso de CO₂ pode reter cálcio em demasia e bloquear as reações benéficas. A compreensão desse mecanismo subjacente permite agora a possibilidade de projetar cimentos de baixo carbono com maior controle e resistência.