Alunos do MIT fortificam concreto adicionando plástico reciclado

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Garrafas de plástico descartadas podem um dia ser usadas para construir estruturas de concreto mais fortes e flexíveis, desde calçadas e barreiras de ruas até prédios e pontes, de acordo com um novo estudo.

Estudantes de graduação do MIT descobriram que, ao expor lascas de plástico a pequenas e inofensivas doses de radiação gama e, em seguida, pulverizar as lascas em um pó fino, eles podem misturar o plástico irradiado com pasta de cimento e cinzas volantes para produzir concreto com até 15% de concentração. mais resistente que o concreto convencional.

O concreto é, depois da água, o segundo material mais utilizado no planeta. A fabricação de concreto gera cerca de 4,5 por cento das emissões de dióxido de carbono induzidas pelo homem no mundo. Substituir até mesmo uma pequena porção de concreto por plástico irradiado pode ajudar a reduzir a pegada de carbono global da indústria de cimento.

A reutilização de plásticos como aditivos de concreto também pode redirecionar garrafas velhas de água e refrigerante, a maior parte das quais acabaria em um aterro sanitário.

“Há uma enorme quantidade de plástico que é despejada em aterros todos os anos”, diz Michael Short, professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia Nuclear do MIT. "Nossa tecnologia retira o plástico do aterro, prende-o no concreto e também usa menos cimento para fazer o concreto, o que gera menos emissões de dióxido de carbono. onde poderia realmente ajudar a torná-los mais fortes."

A equipe inclui Carolyn Schaefer '17 e o veterano do MIT Michael Ortega, que iniciou a pesquisa como um projeto de classe; Kunal Kupwade-Patil, cientista pesquisador do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental; Anne White, professora associada do Departamento de Ciência e Engenharia Nuclear; Oral Büyüköztürk, professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental; Carmen Soriano do Argonne National Laboratory; E curto. O novo artigo aparece na revista Waste Management.

"Esta é uma parte de nosso esforço dedicado em nosso laboratório para envolver alunos de graduação em experiências de pesquisa excepcionais lidando com inovações em busca de novos e melhores materiais de concreto com uma classe diversificada de aditivos de diferentes químicas", diz Büyüköztürk, diretor do Laboratório para Ciência de Infraestrutura e Sustentabilidade. "As descobertas deste projeto de estudante de graduação abrem uma nova arena na busca de soluções para infraestrutura sustentável."

Uma ideia cristalizada

Schaefer e Ortega começaram a explorar a possibilidade de concreto reforçado com plástico como parte do 22.033 (Nuclear Systems Design Project), no qual os alunos foram convidados a escolher seu próprio projeto.

"Eles queriam encontrar maneiras de reduzir as emissões de dióxido de carbono que não fossem apenas 'vamos construir reatores nucleares'", diz Short. "A produção de concreto é uma das maiores fontes de dióxido de carbono, e eles começaram a pensar: 'como poderíamos atacar isso?' Eles examinaram a literatura e então uma ideia se cristalizou."

Os alunos aprenderam que outros tentaram introduzir plástico em misturas de cimento, mas o plástico enfraqueceu o concreto resultante. Investigando mais, eles encontraram evidências de que a exposição do plástico a doses de radiação gama faz com que a estrutura cristalina do material mude de forma que o plástico se torne mais forte, rígido e resistente. A irradiação de plástico realmente funcionaria para fortalecer o concreto?