Inovações em cimento e concreto com a adição de grafeno foram um dos resultados alcançados no projeto CIGraph (Centro de Inovação em Grafeno), executado pela Gerdau Graphene em parceria com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), iniciado em 2022 e que acaba de ser finalizado.

O segundo material mais consumido na humanidade, após a água, é o concreto: a transição para um material descarbonizado não é apenas possível, mas também necessária em termos econômicos e ambientais.

Produzir concretos compostos com grafeno, preservando e/ou incrementando as características físico-mecânicas, reológicas e de durabilidade do material visando sua aplicação em um sistema de paredes de concreto, foi um dos objetivos do projeto.

Os pesquisadores do Laboratório de Materiais para Produtos de Construção do IPT estudaram sete formulações, com concentração variando de 0,01% a 0,1% de grafeno, a fim de obter um material em suspensão e estável, o que foi um dos grandes desafios do projeto e consumiu quase todo o primeiro ano do projeto.

O grafeno é um nanomaterial bidimensional, formado por átomos de carbono interligados em uma estrutura hexagonal, similar a um favo de mel.

Ele pode ser obtido por meio de diferentes fontes de carbono, como por exemplo o grafite, e sua utilização em diversos setores industriais oferece uma variedade de benefícios, sempre ligados à resistência e eficiência.

O grafeno apresenta diversas qualidades devido às suas propriedades únicas, tornando-o um material muito versátil – por exemplo, é resistente, sendo 200 vezes mais forte que o aço, e ao mesmo tempo muito leve.

Além disso, o grafeno é altamente flexível e pode ser dobrado e esticado, em aproximadamente 20%, sem se romper, e absorve apenas 2,5% da luz branca, sendo quase transparente, quando consideramos uma monocamada atômica.

Outra de suas características é o fato de ser um ótimo condutor elétrico e térmico, possuindo alta mobilidade de elétrons e condutividade elétrica 10 vezes maior que do cobre.

Os principais resultados mostraram que a adição de grafeno ao concreto trouxe uma redução significativa da absorção de água, aumentando a durabilidade; a maior resistência à carbonatação, protegendo contra a corrosão (diminuição de 10% na profundidade de carbonatação) e também o incremento da resistência à penetração de íons cloreto, com redução de 12% da carga passante, aumentando a proteção contra danos.

Houve ainda um ganho de 6% de resistência à compressão no concreto com a adição do grafeno, um valor que pode parecer modesto à primeira vista, mas que contribui de maneira significativa para diminuir a pegada de carbono considerando os volumes mundiais.

O projeto foi aprovado pela FINEP na chamada pública para estruturação de Centros de Tecnologia e Inovação Aplicadas em Materiais Avançados, em edital que visava apoiar o desenvolvimento tecnológico e a inovação no país, com foco em materiais avançados.