O Gerenciamento de Obras, Tecnologia e Qualidade da Construção

1. Nanotecnologia na indústria da construção: uma aproximação à questão do emprego do dióxido de carbono como nanomaterial de propriedades de autolimpeza e de redução de poluentes atmosféricos  

Vanessa de Miranda Leschko – [e-mail]

MBA Gerenciamento de Obras, Tecnologia e Qualidade da Construção

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Porto Alegre, RS, 12 de julho de 2017

Resumo

A introdução de nanopartículas em materiais, prática cada vez mais distendida em nosso cotidiano, possibilita uma infinidade de inovações tecnológicas em várias áreas de pesquisa e em diversos seguimentos da indústria, incluindo o da construção civil. O uso do dióxido de titânio com tecnologia nano tem atraído cada vez mais o meio científico e industrial e, devido às suas propriedades fotocatalíticas, proporciona aos materiais incorporados as capacidades de autolimpeza e a redução de poluentes. Considerando este contexto, o presente artigo propõe uma síntese das aplicações de nanopartículas de dióxido de titânio em diferentes materiais para dotá-los dessas propriedades, e também levanta a questão dos possíveis riscos ao meio ambiente, à saúde e a segurança de trabalhadores e consumidores. Suas conclusões evidenciam a situação de escassez e pulverização das informações técnicas e dos estudos existentes entre as várias áreas de influência da nanotecnologia, situação que caracteriza uma necessidade urgente de aprofundamento acadêmico e técnico para que se possa garantir um desenvolvimento seguro e sustentável destas novas tecnologias na área da construção civil.

Palavras-chave: Nanotecnologia. Construção Civil. Nano TiO2. Autolimpeza. Despoluição  

1. Introdução

Centrando-nos em determinar a origem etimológica do termo em questão, temos que em Nanotecnologia, o prefixo "nano" deriva da palavra grega "nanos", que significa literalmente anão, e refere-se a escala da intervenção humana na matéria, ou seja, é uma medida. Assim, quando se fala em nanotecnologia e nanomateriais, fala-se em manipulação de materiais com dimensão da ordem de nanômetros. Um nanômetro equivale a um bilionésimo de um metro, ou seja, m. A figura a seguir ilustra alguns materiais e suas medidas para que se tenha um comparativo de escalas:[pic 1]

Figura 1 - A escala dos materiais

[pic 2]

Fonte: Material de apresentação nas Jornadas LNEC, Lisboa (FONTINHA; SALTA, 2012)

Na literatura estudada, é recorrente a conceituação de Nanotecnologia como a capacidade de manipular materiais à escala molecular.  Nessa escala, átomos e moléculas são manipulados para criação de nanoestruturas úteis para diversas aplicações. Segundo definição utilizada pelo programa Carboinspired 2.0 no Guia para o Espaço Industrial SUDOE sobre nanomateriais¹  publicado em 2014: “A Nanotecnologia descreve a caracterização, fabricação e manipulação de estruturas, dispositivos ou materiais que têm uma ou mais dimensões menores do que 100 nanômetros”.

Materiais nessa escala adquirem diferentes propriedades que são exploradas na criação de nanotecnologias. Logo, o objetivo da nanotecnologia é criar materiais e desenvolver novos produtos e processos baseados na crescente capacidade da tecnologia moderna de ver e manipular átomos e moléculas (MORAIS, 2012).

A nanotecnologia é utilizada no desenvolvimento de materiais associados a diversas áreas, tais como: medicina, física, química, biologia, ciência da computação, eletrônica e também a engenharia dos materiais. Uma das grandes vantagens da nanotecnologia é o aumento da área superficial dos materiais na escala nano, tornando-os muito mais reativos. Dessa forma, utiliza-se destas novas propriedades para preparar novos materiais denominados nanomateriais.

¹ O programa Carboinspired 2.0 é uma rede de integração e transferência para a aplicação de produtos de alto valor agregado baseados em nanopartículas para a indústria SUDOE, que por sua vez é um programa que apoia o desenvolvimento regional no sudoeste da Europa financiando projetos transnacionais através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).

O nanomaterial é um material com qualquer dimensão externa em nanoescala ou com estrutura interna ou estrutura de superfície à escala manométrica, que poderá apresentar novas características com apenas uma dimensão de escala manométrica (nanocamadas, nanofilmes e nanorevestimentos), duas dimensões na escala nanométrica (nanofibras, nanofios, nanotubos e nanofilamentos) e três dimensões na escala manométrica (nanopartículas). Essa relação de hierarquia pode ser melhor compreendida através da figura a seguir:

Figura 2 – Relação Hierárquica entre termos

[pic 3]

Fonte: Nanomateriais – Guia para o Espaço Industrial SUDOE

Para preparação desses novos materiais, são utilizados métodos cujas duas principais abordagens empregadas são:

- Top-down (de cima para baixo) - Abordagem física. Consiste em atingir as dimensões nanométricas a partir de um material de dimensões maiores, usando energia de tipo mecânico, químico ou outra forma. Esse método, no entanto, tem encontrado limitações, sendo pouco utilizado.

- Botton-up (de baixo para cima) – Abordagem química. O material nanométrico é sintetizado por deposição de nanopartículas e de crescimento de cristais em fase líquida ou a vapor, construindo assim os dispositivos a partir de átomos ou moléculas. Como exemplo os métodos sol-gel, método de pulverização pirólise, isto é, métodos de precipitação química (SANCHES, 2010 apud MORAIS, 2012).

3. O papel da nanotecnologia na construção civil

A indústria da construção civil tem sido influenciada pelas novas tecnologias desenvolvidas no campo da Nanociência, e isso ocorre devido a vários fatores. Ente eles, destacam-se os motivos econômicos, já que a referida indústria pode se beneficiar direta ou indiretamente destas novas tecnologias (PARAMÉS, 2008).

O diferencial tecnológico é um importante aliado das empresas frente às perspectivas do mercado, que é cada vez mais competitivo e exigente. Assim, a busca pela racionalização de suas operações mediante valorização de ferramentas mais eficazes ou tecnologias mais desenvolvidas, bem como a qualificação da mão de obra, torna-se imprescindível para a manutenção das empresas no mercado (CAETANO; GERARDO; PAULO, 2015). Relacionando de maneira mais profunda a questão com o contexto do setor da construção civil, as inúmeras inovações propiciadas pela nanotecnologia em razão da utilização de nanomateriais tem proporcionado à sua indústria a possibilidade de produzir materiais mais leves e resistentes, além de reduzir significativamente o consumo de matéria-prima e energia. Segundo Paramés (2008), o impacto econômico dos nanomateriais já é extenso, apresentando uma tendência crescente no tempo, que pode ser comprovada pelo aumento de investimentos, publicações de artigos científicos, fundação de empresas e registro de patentes de produtos e propriedade intelectual ano após ano.