Concreto autoaquecido que derrete a própria neve

Os materiais de fase variável (FIMs) são cada vez mais utilizados em vários campos da tecnologia. Sua peculiaridade reside em sua capacidade de absorver e liberar energia na forma de calor, alterando seu estado físico em determinadas temperaturas. No novo estudo, uma FIM especial chamada cera de parafina foi embutida no concreto para derreter a neve que se acumulava ali. Uma conquista técnica que pode vir a ser muito útil no inverno.

A gestão e manutenção de estradas de inverno em regiões cobertas de neve é muito dispendiosa para as agências governamentais. Esses trabalhos incluem o tratamento de sal, que consiste em polvilhar sal em estradas nevadas ou geladas, o que é eficaz, mas coloca uma pressão sobre a integridade da superfície da estrada.

Para oferecer uma melhor alternativa à base de concreto, pesquisadores da Universidade Drexel, na Pensilvânia, desenvolveram um concreto autoaquecido capaz de manter as temperaturas da superfície acima de zero. A ideia da novidade é derreter a neve e o gelo que se acumulam sobre ela, além de evitar o processo de congelamento na superfície e dentro do solo. Tal solução pode não apenas melhorar a segurança dos residentes no inverno, mas também reduzir significativamente os custos do governo. Além disso, pode prolongar a vida útil da infraestrutura de concreto.

A tecnologia já foi testada em condições laboratoriais controladas para avaliar sua eficácia. Após testes bem-sucedidos, os cientistas realizaram um estudo mais aprofundado em condições do mundo real. Os resultados foram publicados no Journal of Materials in Civil Engineering.

Cera de parafina para derreter gelo?

O material de troca de fases subjacente a esta tecnologia é a parafina. À medida que a temperatura ambiente cai, a parafina começa a se solidificar, gerando calor. Esse processo permite que o concreto mantenha temperaturas acima de zero.

Para integrar o material ao concreto, os pesquisadores usaram dois métodos diferentes. A primeira envolve a imersão de agregados rochosos em parafina líquida antes de misturá-los ao concreto. Na segunda abordagem, os pesquisadores adicionaram diretamente pequenas cápsulas contendo parafina à mistura.

Ressalta-se que os pesquisadores não revelaram a origem da MIF utilizada no experimento. Se um dia eles vão implementar sua tecnologia (ou seja, iniciar a produção em larga escala), eles terão que levar em conta a origem do material. Existe um tipo de cera de parafina que é derivada do petróleo bruto. No entanto, vale a pena explorar o uso de parafinas sintéticas, que são ecologicamente corretas, renováveis e biodegradáveis.

Testes no mundo real

Para testar a tecnologia, os cientistas vêm expondo as lajes a condições ambientais do mundo real desde 2021. Eles sobreviveram a 32 ciclos de congelamento-descongelamento e cinco quedas de neve com pelo menos 2,5 cm de altura. Durante esses dois anos, as lajes de concreto com deslocamento de fase mantiveram sua temperatura superficial na faixa de 5,6 a 12,8 °C por 10 horas no frio. As lajes chegaram a derreter alguns centímetros de neve a uma taxa de cerca de 6,35 mm por hora. O concreto com componentes imersos em parafina líquida mostrou-se mais efetivo.

No entanto, limitações também foram observadas. O concreto de troca de fase teve dificuldade para derreter uma camada de neve com mais de cinco centímetros de espessura. Além disso, para ser eficaz, a parafina deve ser "recarregada" entre os períodos de congelamento e descongelamento. Para fazer isso, ele deve absorver calor suficiente para que, quando a temperatura cair, possa liberar calor.