Sustainable Water Management in Construction: Application of Natural Coagulant-Treated Greywater for Interlocking Paving Stones

A água é o sangue vital da construção, o ingrediente invisível que permite ao cimento endurecer para formar as calçadas, as vias de acesso e as ruas que moldam as nossas cidades. No entanto, à medida que as cidades crescem e as populações aumentam, a procura por água doce e limpa para misturar com o betão tornou-se um fardo para os recursos globais. Embora a indústria da construção consuma uma parte significativa da água doce do mundo, existe um reservatório vasto e frequentemente negligenciado de água nas nossas casas: a água cinzenta. Esta é a água residual relativamente limpa gerada por chuveiros, lavatórios e máquinas de lavar roupa, distinta da água fortemente contaminada proveniente das sanitas. O desafio sempre foi como tratar esta água cinzenta de forma segura e barata o suficiente para a reutilizar em materiais de construção sem enfraquecer o produto final. Durante décadas, investigadores procuraram formas de limpar esta água, recorrendo frequentemente a tratamentos químicos caros ou sistemas de filtragem complexos que exigem elevados custos energéticos.

Num estudo recente, uma equipa de investigadores da Nigéria e do Reino Unido explorou uma abordagem mais simples e natural para este problema. Eles investigaram se a água cinzenta poderia ser limpa utilizando extratos de plantas comuns — especificamente sementes e cascas de árvores e frutos encontrados na região — e, em seguida, ser utilizada para fabricar blocos de pavimentação intertravados. Estes blocos são as unidades modulares utilizadas para criar passeios e vias de acesso duráveis. Os investigadores queriam ver se o tratamento desta água com estes coagulantes naturais, que atuam como ímanes para atrair a sujidade e as impurezas da água, resultaria em blocos tão fortes, ou talvez até mais fortes, do que aqueles feitos com água da torneira padrão. O trabalho deles sugere que, ao utilizar plantas disponíveis localmente, poderemos transformar um subproduto doméstico num recurso valioso para construir cidades sustentáveis, reduzendo a necessidade de recorrer às nossas escassas reservas de água doce.

A equipa estabeleceu o objetivo de testar quatro materiais naturais diferentes: sementes da árvore Moringa, sementes da planta Cucumis melo, cascas da planta de banana e sementes do fruto do mamão. Eles recolheram água cinzenta de residências universitárias de estudantes e filtraram-na através de um sistema simples de areia e cascalho. Em seguida, trataram lotes desta água com extratos de cada uma das quatro plantas. O processo permitiu que as proteínas e enzimas naturais nos extratos das plantas aglutinassem as partículas suspensas na água suja, tornando-as suficientemente pesadas para afundarem no fundo. Uma vez que a água clareou, eles recolheram cuidadosamente a camada superior, que estava agora muito mais limpa, e utilizaram-na para misturar com cimento, areia e pó de pedra para criar blocos de pavimentação. Eles fabricaram estes blocos num tamanho e forma padrão, garantindo que a única coisa que mudava entre cada lote era o tipo de água utilizado para a mistura. Alguns blocos foram feitos com a água cinzenta tratada com a planta, outros com água cinzenta não tratada, e um grupo de controlo foi feito com água potável limpa de um furo universitário para servir de base de comparação.

Após a moldagem dos blocos, os investigadores deixaram-nos curar, ou endurecer, durante períodos específicos, mantendo-os submersos no mesmo tipo de água com que foram misturados para garantir um teste justo. Depois, submeteram os blocos a uma série de exames rigorosos. Mediram quanta água os blocos podiam absorver, o que indica o quão porosos e potencialmente fracos poderiam ser. Também testaram quanto peso os blocos conseguiam suportar antes de partirem, uma medida conhecida como resistência à compressão. Finalmente, utilizaram microscópios potentes para observar a estrutura microscópica dos blocos endurecidos, examinando os pequenos elementos que os compunham para compreender como as diferentes águas tinham alterado a química interna do cimento.

Os resultados revelaram que nem todos os tratamentos vegetais eram criados de forma igual, e a escolha da planta fez uma diferença dramática na qualidade final do bloco. Os blocos feitos com a água tratada com sementes de mamão tiveram o melhor desempenho de todos. Estes blocos foram significamente mais fortes do que os feitos com água da torneira limpa. Após vinte e oito dias de cura, os blocos tratados com mamão atingiram uma resistência de 11,20 megapascal, o que é quase cinquenta por cento mais forte do que o grupo de controlo feito com água potável. Além disso, estes blocos absorveram muito pouca água, um sinal de que eram densos e bem formados. Os investigadores descobriram que o extrato de mamão provavelmente continha enzimas que ajudaram o cimento a reagir de forma mais eficaz, criando uma estrutura mais apertada e robusta. O tratamento com sementes de Moringa também produziu excelentes resultados, criando blocos mais fortes do que o grupo de controlo, embora não tão fortes como os feitos com mamão.

No entanto, o estudo também mostrou que utilizar o tratamento errado poderia ser prejudicial. Os blocos feitos com água tratada por Cucumis e Musa, bem como aqueles feitos com água cinzenta completamente não tratada, revelaram-se mais fracos do que o grupo de controlo. Estes blocos demoraram mais tempo a secar e, em última análise, não conseguiram atingir os níveis de resistência da água padrão da torneira. Esta descoberta é crucial porque prova que simplesmente adicionar qualquer material vegetal à água suja não é suficiente; as propriedades químicas específicas do extrato da planta importam imenso. A água cinzenta não tratada, em particular, continha substâncias que interferiam na capacidade do cimento de endurecer adequadamente, levando a uma queda na resistência ao longo do tempo. Isto destaca que, embora a água cinzenta seja um recurso viável, ela deve ser tratada corretamente para ser útil.

Quando os investigadores observaram os detalhes microscópicos dos blocos, viram evidências claras do porquê de os blocos de mamão e Moringa serem tão fortes. Os blocos feitos com os melhores tratamentos vegetais mostravam uma composição química diferente dos outros. Os blocos tratados com mamão, por exemplo, tinham um equilíbrio único de elementos que sugeria uma estrutura interna muito densa e bem conectada. O estudo confirmou que os coagulantes naturais fizeram mais do que apenas limpar a água; eles efetivamente alteraram o ambiente químico no qual o cimento endureceu, por vezes melhorando o produto final para além do que a água limpa conseguiria alcançar. Os testes de absorção de água apoiaram isto, mostrando que os blocos mais fortes eram também os que absorviam menos água, indicando uma matriz sólida e impermeável que provavelmente duraria mais tempo nas condições adversas de uma rua da cidade.

Esta investigação oferece um caminho promissor para a construção sustentável, particularmente em regiões onde a água doce é escassa mas os recursos vegetais são abundantes. Ao demonstrar que a água cinzenta tratada com plantas locais específicas pode produzir blocos de pavimentação mais fortes e duráveis do que aqueles feitos com água limpa, o estudo desafia a suposição de que fontes de água alternativas são inerentemente inferiores. Sugere que, com o tratamento correto, podemos fechar o ciclo de uso da água na construção, transformando um subproduto num material de construção que cumpre ou excede os padrões de segurança. Os autores concluem que, embora seja necessário mais trabalho para testar a durabilidade a longo prazo destes blocos em condições climáticas reais, o potencial para poupar água doce e reduzir a pegada ambiental da construção é significativo. O estudo aponta para um futuro onde as ruas que percorremos possam ser construídas com água que outrora foi considerada desperdício, limpa pelas próprias plantas que crescem ao lado das nossas cidades.