Resíduos de cacto-da-Índia podem transformar materiais de construção

Os estaleiros de obras raramente fazem lembrar plantas de cato. Ainda assim, alguns engenheiros consideram que o material que sobra da produção agrícola de cacto-da-Índia poderá abrir caminho a uma forma mais limpa e mais económica de fabricar materiais de construção.

À primeira vista, a proposta parece estranha. No entanto, chama a atenção para um desafio muito real no sector.

Muitos materiais de construção actuais são leves e resistentes - precisamente por isso se tornaram tão comuns.

O problema é que a sua produção exige grandes quantidades de energia e, no fim do ciclo de vida, a reciclagem costuma ser complicada. Além disso, uma parte considerável desses resíduos pode permanecer no ambiente durante décadas.

De resíduos de cacto a material de construção

Investigadores têm vindo a avaliar alternativas de origem vegetal que cumpram funções semelhantes, mas com menor poluição associada. O foco mais recente recai sobre resíduos agrícolas do cacto-da-Índia.

No interior das palmas do cacto existe uma rede de fibras naturais que, na própria planta, já desempenha um papel essencial. É essa malha que lhe permite manter-se erguida e resistir a ventos fortes em climas secos.

Os investigadores defendem que estas mesmas estruturas poderão vir a reforçar futuros produtos para a construção.

O autor principal do estudo, Matt Hutchins, é especialista no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Bath.

“Dentro das palmas achatadas do cacto existe uma rede fibrosa que ocorre naturalmente. Estas fibras formam uma estrutura semelhante a um favo de mel que ajuda a planta a suportar o seu próprio peso e a resistir à flexão com ventos fortes”, afirmou Hutchins.

“Estamos a explorar como extrair estas estruturas e mantê-las intactas, aproveitando as suas propriedades naturais para reforçar compósitos de base biológica.”

Porque é que os resíduos de cacto são importantes

O uso de fibras naturais na engenharia não é novidade. Cientistas já testaram linho, cânhamo e outras plantas como alternativas a materiais sintéticos.

A dificuldade é que o cultivo dessas culturas continua a exigir terra agrícola, água, pesticidas e fertilizantes. Quando se usa material de cacto descartado, o cenário muda.

O cacto-da-Índia, conhecido cientificamente como Opuntia ficus-indica, cresce depressa e desenvolve-se bem em ambientes quentes e secos, onde muitas culturas têm dificuldade.

Durante a produção alimentar, ou para evitar que a planta se alastre de forma demasiado agressiva, os agricultores frequentemente podam ou removem grandes quantidades de material. Esses resíduos, regra geral, têm pouco valor.

Materiais sustentáveis para a construção

À medida que, em muitas regiões do mundo, as condições climáticas se tornam mais quentes e secas, espera-se também que o cacto-da-Índia se expanda para novas zonas.

Isso poderá significar uma oferta ainda maior de resíduos vegetais sem utilização.

“Embora os benefícios dos materiais sustentáveis de base biológica sejam bem conhecidos, a sua utilização na construção ainda é limitada”, disse o Dr. Fulvio Pinto, que lidera a colaboração internacional por detrás do projecto.

“Esperamos que, ao incorporar plantas de origem regional ou com significado cultural, possamos não só reduzir o carbono incorporado nos materiais de construção, como também aumentar a adopção de materiais naturais em aplicações de engenharia civil.”

Extrair fibras resistentes de um cacto

Transformar desperdício de cacto em algo útil não se resume a abrir uma palma e misturá-la em plástico.

Antes de mais, a equipa teve de perceber como retirar as fibras sem destruir a estrutura natural em favo de mel, que é precisamente o que lhes confere resistência.

Foram testados dois métodos de extracção. Um deles foi a maceração em água, um processo usado há séculos no linho.

Neste método, o material vegetal permanece submerso durante várias semanas, enquanto os tecidos mais moles se decompõem gradualmente, deixando as fibras.

Optimizar o processo de extracção

O segundo método recorreu a variações de pressão da água para remover o material macio de forma muito mais rápida. Com isso, o tempo de processamento diminuiu cerca de 90%. Mas a rapidez não foi o único factor em jogo.

A maceração em água, mais lenta, gerou fibras mais limpas e mais resistentes, com menos resíduos remanescentes que poderiam fragilizar o material final.

Os investigadores verificaram ainda que palmas de cacto mais antigas funcionavam melhor do que as mais jovens, porque as suas fibras eram mais fortes e mais fáceis de separar.

Isto é relevante porque a resistência do compósito final depende, em grande medida, do grau em que essas fibras se mantêm intactas ao longo do processamento.

Possíveis aplicações no dia a dia

Quando as fibras de cacto foram incorporadas em plásticos, os resultados surpreenderam os investigadores. O material tornou-se mais rígido e mais resistente do que qualquer um dos componentes isoladamente, sobretudo em flexão e em impactos ligeiros.

Ainda assim, estes compósitos não competem com a fibra de carbono em situações de elevada exigência. Não foram concebidos para peças de aeronaves nem para suportes estruturais pesados.

Em contrapartida, poderão enquadrar-se em muitas utilizações quotidianas em que o baixo custo e a menor pegada ambiental pesam mais do que a resistência extrema.

Entre as aplicações possíveis estão painéis leves para paredes, revestimentos exteriores, componentes para interiores de automóveis e equipamento desportivo, como núcleos de pranchas de surf.

Um material com atractivo visual

Segundo os investigadores, há também um apelo estético, porque o padrão natural em favo de mel do cacto continua visível após o processamento.

“Para além da rigidez mecânica, estes compósitos são bastante agradáveis do ponto de vista estético, mantendo-se visível no produto final a estrutura natural em favo de mel do cacto”, disse Omar Elhawary, que está a estudar o desempenho do material à tração e à flexão.

“O atractivo visual desta investigação já captou a atenção do público; uma imagem do compósito reforçado com cacto foi exibida no exterior da estação de Bath Spa, em Novembro passado, como parte do concurso ‘Imagens da Investigação’ da Universidade, destacando o cruzamento entre engenharia e arte sustentável.”

O impulso para uma construção mais verde

A construção é responsável por uma fatia significativa das emissões globais de carbono. Uma parte importante desse impacto não vem apenas do funcionamento dos edifícios, mas também da produção dos materiais usados para os erguer - aquilo a que os engenheiros chamam carbono incorporado.

Esta realidade tem levado cientistas de todo o mundo a procurar alternativas feitas a partir de recursos renováveis ou de resíduos.

Alguns grupos investigam isolamento baseado em fungos, estruturas de bambu, plásticos reciclados e fibras vegetais.

Os compósitos de cacto inserem-se neste movimento mais amplo.

Direcções para investigação futura

A equipa pretende continuar a testar a forma como as fibras de cacto se ligam aos polímeros usados na construção e como os materiais se comportam quando são esticados ou flectidos sob carga.

Em paralelo, estão a avaliar métodos de fabrico que, no futuro, possam ser aplicados à escala industrial.

Se a tecnologia se revelar bem-sucedida, edifícios futuros poderão incluir discretamente componentes feitos a partir de uma planta que muitos associam mais ao deserto do que a laboratórios de engenharia.

O projecto integra um esforço de investigação mais amplo, ligado ao Centro de Design e Engenharia Regenerativos para um Mundo com Balanço Positivo e à Universidade de Catânia, na Sicília.

O estudo completo foi publicado na Revista de Fibras Naturais.