Síntese e Aplicação de Diatomácea Nanoestruturada como Material Sustentável para a Construção Civil
nanotubos de carbono; terra diatomácea; deposição química de vapor; compósitos
A aplicação em larga escala de nanotubos de carbono (CNTs) em compósitos cimentícios ainda é limitada pela aglomeração dos nanotubos, dificuldades de dispersão e necessidade de procedimentos complexos de funcionalização. Neste trabalho, foi proposta uma estratégia baseada no crescimento in situ de CNTs sobre terra diatomácea residual proveniente da indústria cervejeira (spent brewery diatomaceous earth – BDE), originando um material denominado terra diatomácea nanoestruturada (nanostructured brewery diatomaceous earth – BDEN), destinado à incorporação direta em compósitos de argamassa. A BDE tratada termicamente a 1000 °C (BDE1000) foi utilizada como suporte para catalisadores Fe:Co:MgO, seguida pela síntese via deposição química de vapor catalítica (CVD) a 750 °C, utilizando etileno como fonte de carbono. A caracterização estrutural e morfológica por MEV–EDS, DRX, FTIR, TGA e análises de adsorção–dessorção de N₂ confirmou o crescimento denso e homogêneo de CNTs ancorados sobre a superfície do BDE1000, com distribuição uniforme do catalisador e preservação da estrutura mineral rica em cristobalita. A síntese apresentou elevado rendimento de carbono, da ordem de aproximadamente 2000%, enquanto as análises de TGA e DRX evidenciaram a formação de estruturas grafíticas de CNTs sem a presença de carbono amorfo. As análises texturais indicaram redução da acessibilidade aos poros após o crescimento dos CNTs, com deslocamento da largura característica de poros de 12,1 nm no BDE1000 para 4,9 nm no BDEN, devido à deposição dos nanotubos na rede porosa. O material BDEN foi incorporado diretamente em compósitos de argamassa, no teor de 1g em substituição a cerca de 40g de cimento tradicional. sem utilização de surfactantes, purificação ou tratamentos adicionais de dispersão. As argamassas contendo BDEN apresentaram melhorias de aproximadamente 15% na resistência à flexão e 20% na resistência à compressão em comparação à mistura de referência. O aumento do desempenho mecânico foi atribuído à estrutura hierárquica do BDEN, que favoreceu a dispersão homogênea dos CNTs, os efeitos de ponte de fissuras (crack-bridging) e a melhoria da transferência de tensões na matriz cimentícia. Além do aspecto ambiental, pois o compósito desenvolvido aqui, envolve a redução de 10% de cimento Portaland, cuja produção é responsável por 8% da emissão de CO2 global.