Strength Properties of High-Performance Concrete with Green Banana (Musa acuminata, AAA Group) Peel Ash as Partial Cement Replacement

O Enigma do Concreto: Um Problema Pegajoso com uma Solução Verde

Imagine o mundo da construção como uma cozinha gigante e movimentada, onde todos estão tentando assar o bolo perfeito e mais forte. Por décadas, o ingrediente principal nesta receita tem sido o cimento. É a cola que mantém nossas cidades unidas, transformando areia e pedras em arranha-céus, pontes e estradas. Mas aqui está o problema: fabricar cimento é como operar um forno gigante que expele carbono. É responsável por uma enorme parcela da poluição mundial, e está ficando cada vez mais difícil ignorar o custo ambiental de nossas selvas de concreto.

Apresentamos o conceito de "Concreto de Alto Desempenho" (CAD). Pense nisso não como o concreto comum, mas como a versão atleta e superpotente do material. Ele é projetado para ser incrivelmente forte, durável e resistente aos elementos, perfeito para as estruturas de alta resistência do futuro. Para tornar este material tão robusto, os engenheiros geralmente misturam "aditivos minerais" especiais — ingredientes secretos como cinza volante ou sílica de fumaça que preenchem as minúsculas lacunas e tornam o concreto mais denso. Mas e se pudéssemos encontrar um ingrediente secreto que não fosse apenas bom para o planeta, mas que também fosse um resíduo que já estamos jogando fora? Essa é a pergunta que este estudo faz: Podemos transformar um item comum de lixo de cozinha em um ingrediente superpoderoso para nossos edifícios mais fortes?

Transformando Lixo em Tesouro: O Experimento da Casca de Banana

Neste estudo, uma equipe de pesquisadores da Universidade Internacional de Kampala decidiu testar um produto de resíduo muito específico e local: as cascas de bananas verdes. Em lugares como Uganda, essas bananas (conhecidas localmente como Matooke) são um alimento básico, mas as cascas muitas vezes acabam como lixo, apodrecendo e liberando gases. Os pesquisadores se perguntaram: se queimarmos essas cascas e as transformarmos em um pó fino e cinzento (cinza), esse pó poderia substituir parte do cimento no concreto de alto desempenho?

Para descobrir, eles trataram as cascas de banana como um experimento científico em uma cozinha. Eles coletaram as cascas verdes, secaram-nas e as queimaram a uma temperatura controlada e muito alta de 800°C. Isso transformou as cascas em uma cinza fina, que depois foi moída e peneirada para garantir que fosse tão lisa quanto farinha. Eles analisaram essa "Cinza de Casca de Banana Verde" (CCBG) para ver do que ela era feita. Descobriram que ela era rica em sílica e alumina, os mesmos produtos químicos encontrados em outros aditivos famosos de concreto, sugerindo que ela possuía poderes "pozzolânicos". Em termos simples, isso significa que a cinza pode reagir com a água e o cimento para formar uma cola superforte ao longo do tempo.

A Receita e a Corrida

A equipe organizou uma corrida para ver quanto dessa cinza de banana eles poderiam trocar em sua receita de concreto sem estragar o bolo. Eles fizeram cinco lotes diferentes de Concreto de Alto Desempenho:

1. O Controle: 100% cimento, 0% cinza de banana.
2. A Mistura de 5%: 5% do cimento substituído por cinza de banana.
3. A Mistura de 10%: 10% substituídos.
4. A Mistura de 15%: 15% substituídos.
5. A Mistura de 20%: 20% substituídos.

Eles mantiveram todo o resto exatamente igual — a quantidade de água, areia e pedras — para que pudessem ter certeza de que quaisquer mudanças na resistência se deveriam à cinza de banana. Eles despejaram essas misturas em moldes e esperaram, testando-as aos 7 dias, 14 dias e, finalmente, aos 28 dias, que é o tempo padrão para ver o quão forte o concreto se tornou.

Os Resultados: O Ponto Ideal é Pequeno

Os resultados foram um pouco como uma montanha-russa. Quando testaram a mistura de 5% de cinza de banana, o resultado foi promissor, mas sutil. Embora a mistura tenha mostrado um leve aumento de resistência aos 28 dias, atingindo 69,08 MPa em comparação com os 67,06 MPa da mistura de controle, os pesquisadores observaram que esse desempenho foi "comparável" ao do controle, em vez de um salto massivo. Na verdade, o estudo destacou que a mistura de 5% teve, de fato, uma resistência menor nos estágios iniciais (7 dias) em comparação ao controle, alcançando e superando-o ligeiramente mais tarde, conforme a reação pozzolânica levava tempo para se desenvolver. No final, a mistura de 5% demonstrou propriedades mecânicas "satisfatórias", provando que poderia igualar a resistência do cimento puro sem uma queda significativa.

No entanto, a história mudou quando adicionaram mais cinza de banana. Assim que aumentaram a substituição para 10%, a resistência começou a cair, situando-se em 60,167 MPa. Quando chegaram aos 15%, a resistência despencou para 39,55 MPa, e aos 20%, caiu para 33,314 MPa. Parece que, embora um pouco de cinza de banana seja um ingrediente viável, o excesso dele enfraquece a estrutura, provavelmente porque não consegue unir as pedras tão bem quanto o cimento faz.

O mesmo fenô-lo aconteceu com a resistência à tração por compressão diametral (o quão bem o concreto resiste a ser puxado/rompido). A mistura de 5% teve um bom desempenho, atingindo 5,22 MPa, o que foi comparável aos 5,01 MPa da mistura de controle, enquanto a mistura de 20% lutou para atingir apenas 2,20 MPa.

Durabilidade: Mantendo a Água Fora

O concreto não é apenas sobre ser forte; é sobre não deixar a água entrar, o que pode causar ferrugem e rachaduras ao longo do tempo. A equipe testou quanta água o concreto absorveu. A mistura de 5% de banana foi excelente em manter a água fora, absorvendo apenas 1,07% de seu peso em água, o que é comparável aos 1,1% da mistura de controle. Mas conforme adicionavam mais cinza de banana, o concreto tornava-se mais poroso, como uma esponja. A mistura de 20% absorveu 1,47% de seu peso em água, o que significa que estava muito mais vulnerável a danos causados pela umidade.

O Veredito

Então, qual é a conclusão? O estudo sugere que a Cinza de Casca de Banana Verde é um ingrediente promissor e ecológico para o Concreto de Alto Desempenho, mas apenas se for usada com moderação. Substituir apenas 5% do cimento por esta cinza parece ser o "ponto ideal". Isso faz com que o concreto performe tão bem quanto o concreto regular a longo prazo, mantendo uma resistência satisfatória e mantendo a água fora de forma eficaz, tudo isso transformando uma pilha de lixo de cozinha em um material de construção.

No entanto, os pesquisadores são cuidadosos ao dizer que ir além de 5% é uma má ideia para estas misturas específicas; a resistência e a durabilidade caem drasticamente. Eles concluem que, embora este seja um grande passo em direção à construção sustentável, precisamos ser precisos. Não é uma solução mágica que possa substituir todo o cimento, mas é uma ferramenta poderosa para tornar nosso concreto mais verde e forte, desde que não exageremos. O artigo sugere que, com a quantidade certa, podemos construir um futuro melhor sem jogar fora nossas bananas.