Notícia

Chip permite que cientistas estudem a formação de biocimentos em tempo real

Fonte

EPFL | Escola Politécnica Federal de Lausanne

Data

sábado, 10 dezembro 2022 11:40

Áreas

Construção Civil. Engenharia Ambiental. Engenharia Civil. Gestão de Resíduos. Materiais. Sustentabilidade. Tecnologias.

Cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) e da Universidade de Lausanne (UNIL), na Suíça, usaram um chip que foi originalmente projetado para a ciência ambiental para estudar as propriedades da formação de biocimentos. Este material tem o potencial de substituir os aglutinantes de cimento tradicionais em várias aplicações de engenharia civil.

O chip tem o tamanho de um cartão de crédito e tem gravado em sua superfície um canal de fluxo de um metro de ponta a ponta e da espessura de um fio de cabelo. Os pesquisadores podem injetar uma solução em uma extremidade do canal e, com a ajuda da microscopia de lapso de tempo, observar o comportamento da solução ao longo de várias horas. Cientistas médicos usaram chips semelhantes para aplicações de saúde, como para examinar como as artérias ficam obstruídas ou como uma droga se espalha na corrente sanguínea, enquanto engenheiros ambientais os aplicaram para o estudo de biofilmes e contaminantes na água potável.

Agora, uma equipe de engenheiros civis do Laboratório de Mecânica dos Solos (LMS) da EPFL, juntamente com cientistas da Faculdade de Geociências e Meio Ambiente da Universidade de Lausanne, reaproveitou o chip para entender fenômenos complexos de reação de transporte envolvidos no formação de novos tipos de biocimento.

Ariadni Elmaloglou, estudante de doutorado, juntamente com o Dr. Dimitrios Terzis, um de seus orientadores no LMS da EPFL, injetaram soluções de biocimento em chips microfluídicos semelhantes a diferentes tipos de areia para ver como os minerais se formam e o fluxo responde. Além dos tipos de areia, os outros ingredientes principais do biocimento – cálcio e ureia – permaneceram os mesmos. “Graças ao chip, conseguimos observar variações na distribuição de massa do biocimento nas diferentes misturas”, disse Ariadni Elmaloglou.

“Por exemplo, pudemos ver onde os minerais foram formados e quais misturas podem levar a propriedades mecânicas superiores ao longo do caminho do fluxo. Devido aos seus volumes miniaturizados, o chip nos permite realizar vários experimentos com diferentes misturas para projetar protocolos de biocimentação eficientes”, destacou a doutoranda.

As descobertas acabaram de ser publicadas na revista Scientific Reports. O estudo é o primeiro a examinar a formação de biocimento ao longo de um metro em tempo real, o que é importante para muitas aplicações potenciais, como reparo de rachaduras, armazenamento de carbono e remediação de solo.

Todos os dados foram disponibilizados em formato de código aberto, a fim de incentivar mais pesquisas sobre este tema.

Enquanto isso, os engenheiros do LMS já começaram a próxima etapa de seu estudo. “O chip facilita o teste de biocimentos feitos com agregados de materiais reciclados – como vidro, plástico ou concreto triturado – em vez de areia”, disse o professor Dimitrios Terzis.

Esses biocimentos podem ajudar a mitigar a pegada de carbono da indústria da construção ou até mesmo revolucionar a indústria por completo. “A indústria ainda depende muito do concreto, embora os ingredientes usados para produzi-lo – especialmente a areia – estejam ficando mais difíceis de obter. Nosso estudo mostra que uma abordagem interdisciplinar pode percorrer um longo caminho para mudar isso. Mas precisamos estar abertos a métodos de outros campos de pesquisa”, concluiu o professor.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola Politécnica Federal de Lausanne (em inglês).

Fonte: Sandrine Perroud, EPFL. Imagem: Pixabay.