A Systematic Review of the Mechanical and Durability Performance of Eggshell Powder as a Partial Replacement in Cement in concrete production

O concreto é o esqueleto invisível do mundo moderno, o material que sustenta nossas pontes, arranha-céus e casas. No entanto, o ingrediente principal que o une, o cimento Portland, traz consigo um pesado preço ambiental. A fabricação do cimento exige o aquecimento do calcário a temperaturas extremas, um processo que libera quantidades massivas de dióxido de carbono na atmosfera. Enquanto o mundo busca construir um futuro mais verde, cientistas têm procurado maneiras de substituir parte desse cimento por outros materiais que sejam menos prejudiciais ao planeta. Um desses candidatos tem se escondido à vista de todos, acumulando-se em aterros sanitários e cozinhas por décadas: as cascas de ovo.

As cascas de ovo são compostas majoritariamente por carbonato de cálcio, o mesmo mineral encontrado no calcário usado para fazer cimento. Como são um subproduto da indústria alimentícia, são abundantes e gratuitas. A ideia é simples: se você moer as cascas de ovo até obter um pó fino e as misturar ao concreto, elas podem substituir parte do cimento, reduzindo a necessidade do material poluente e mantendo o concreto forte. No entanto, simplesmente jogar cascas trituradas em uma mistura não é suficiente. O pó precisa ser processado corretamente, e há um limite para quanto pode ser usado antes que o concreto se torne fraco. Pesquisadores têm testado essa ideia há anos, mas os resultados têm sido dispersos em centenas de estudos diferentes, tornando difícil saber exatamente quão bem ela funciona ou qual é a melhor receita.

Para cortar a confusão, uma equipe de pesquisadores da Universidade Técnica de Takoradi, em Gana, conduziu uma revisão massiva da ciência existente. Eles não misturaram concreto em um laboratório; em vez disso, atuaram como detetives da literatura, reunindo e analisando noventa estudos distintos que já haviam sido publicados. Esses estudos cobriram tudo, desde a preparação do pó até o desempenho final do concreto sob pressão e água. Ao observar o panorama geral, eles foram capazes de identificar padrões claros que experimentos individuais haviam perdido, oferecendo um guia definitivo sobre se as cascas de ovo podem realmente se tornar um material de construção.

Os pesquisadores descobriram que a resposta é um "sim" cauteloso, mas com condições muito específicas. Quando o pó de casca de ovo é usado para substituir uma pequena porção do cimento — especificamente entre cinco e dez por cento do peso total — o concreto apresenta um desempenho tão bom quanto, ou às vezes até melhor do que, o concreto padrão. Nesses níveis baixos, as minúsculas partículas de casca de ovo atuam como um preenchimento. Imagine um pote de bolinhas de gude grandes; se você o sacudir, há lacunas entre elas. Se você despejar areia fina, a areia preenche essas lacunas, tornando o pote mais pesado e compacto. Da mesma forma, o pó fino de casca de ovo preenche os pequenos espaços entre os grãos de cimento, tornando a mistura mais densa e apertada. Essa densificação ajuda o concreto a resistir à água e evita que ele se torne poroso, o que é um fator fundamental para a durabilidade de um edifício.

No entanto, os benefícios desaparecem rapidamente se você tentar usar demais. A revisão mostrou que, uma vez que o nível de substituição ultrapassa dez a quinze por cento, o concreto começa a perder sua resistência. Isso acontece porque as cascas de ovo não são um substituto real para o cimento em um sentido químico. O cimento é um material reativo que endurece através de uma reação química com a água, criando uma cola que mantém a pedra e a areia unidas. As cascas de ovo, mesmo quando moídas, não reagem da mesma forma. Se você colocar delas em excesso na mistura, estará essencialmente diluindo a cola. Não resta cimento reativo suficiente para unir tudo, levando a uma estrutura mais fraca que é mais propensa a rachar e esfarelar. Os pesquisadores observaram que essa queda na resistência é especialmente perceptível na capacidade do concreto de resistir a forças de tração, o que é crítico para prevenir rachaduras.

A maneira como as cascas de ovo são preparadas também importa significamente. Os estudos revisados mostraram que o pó deve ser limpo e muito fino. Se as cascas não forem lavadas adequadamente, a matéria orgânica residual do ovo pode interferir no processo de endurecimento. Além disso, o tamanho das partículas do pó é crucial. Os melhores resultados vieram de cascas que foram moídas em um pó tão fino que poderia passar por uma peneira muito pequena. Alguns pesquisadores também aqueceram as cascas a altas temperaturas antes de moer, um processo que altera ligeiramente a estrutura química e torna o pó mais reativo. Embora essa etapa de aquecimento possa melhorar o desempenho, a revisão sugere que o uso de cascas apenas finamente moídas e limpas em baixos níveis de substituição é frequentemente suficiente e mais prático.

A durabilidade foi outro foco principal da revisão. O concreto que dura muito tempo deve ser capaz de manter a água fora, pois a água é o principal inimigo que causa a ferrugem da armação de aço e o rachamento do concreto. A análise confirmou que o concreto com cinco a dez por cento de pó de casca de ovo absorve menos água do que o concreto padrão. As partículas finas bloqueiam os pequenos canais através dos quais a água normalmente penetraria, criando uma barreira mais sólida. Isso sugere que, em climas quentes e úmidos, onde a umidade pode acelerar a deterioração dos edifícios, este tipo de concreto pode ser particularmente útil. No entanto, os pesquisadores alertaram que esses ganhos de durabilidade desaparecem se o nível de substituição for muito alto, pois a estrutura resultante porosa permite a penetração fácil da água.

A equipe também olhou para o panorama geral de onde esse material se encaixa na indústria da construção. Eles concluíram que o pó de casca de ovo não é uma cura milagrosa que pode substituir o cimento inteiramente. Em vez disso, é um suplemento valioso para tipos específicos de construção, particularmente para edifícios que não exigem a maior resistência possível. Em regiões como Gana, onde a avicultura gera toneladas de resíduos de cascas de ovo e o desenvolvimento de infraestrutura está em expansão, essa abordagem oferece uma maneira de transformar um problema de resíduos em uma solução de construção. Alinha-se ao conceito de economia circular, onde o resíduo de uma indústria se torna um recurso para outra, reduzindo a necessidade de minerar novo calcário e diminuindo a pegada de carbono dos materiais de construção.

Apesar dessas descobertas promissoras, os pesquisadores enfatizaram que mais trabalho é necessário antes que este método se torne uma prática padrão. A maioria dos estudos que revisaram foram experimentos de curto prazo conduzidos em laboratórios, e há muito poucos dados sobre como esse concreto se comporta ao longo de muitos anos ou em canteiros de obras reais. Eles pediram regras padronizadas sobre como processar as cascas de ovo para garantir a consistência, já que a qualidade do pó pode variar drasticamente dependendo de como é limpo e moído. Eles também sugeriram que pesquisas futuras deveriam investigar a combinação de cascas de ovo com outros materiais sustentáveis para ver se podem trabalhar juntos para melhorar ainda mais o desempenho.

Em última análise, esta revisão fornece um roteiro claro para o uso de cascas de ovo no concreto. Ela confirma que a ideia é cientificamente sólida, mas apenas quando aplicada com precisão. Ao manter uma taxa de substituição baixa, de cinco a dez por cento, e garantir que o pó seja finamente moído e limpo, os construtores podem criar um material sustentável, que é forte, durável e mais gentil com o meio ambiente. A casca de ovo, antes destinada ao lixo, tem o potencial de se tornar um componente silencioso e discreto das estruturas que abrigarão o futuro, desde que respeitemos os limites de sua força e a importância de acertar a receita.