Estradas inteligentes derretem a neve sozinhas: O concreto com autoaquecimento tem como alvo os perigos do inverno

Pesquisadores desenvolveram um concreto de autoaquecimento que poderia tornar a limpeza de neve em larga escala ou a aplicação de sal uma coisa do passado. O novo material https://www.researchgate.net/publication/377471346_Development_of_Self-Heating_Concrete_using_Low-Temperature_Phase_Change_Materials_Multi-scale_and_In-situ_Real-Time_Evaluation_of_Snow-Melting_and_Freeze-thaw_Performance que tem sido objeto de pesquisa na Drexel University, na Filadélfia, há cinco anos, derrete a neve em estradas e calçadas por até dez horas.

Estradas com neve e gelo reduzem a velocidade do tráfego e aumentam o risco de acidentes, dificultando as manobras. Somente nos EUA, as agências governamentais gastam mais de US$ 2,3 bilhões por ano para combater a neve e o gelo. O sal é usado com frequência para a remoção de gelo e neve, mas isso é prejudicial ao meio ambiente e pode ter um efeito negativo sobre a integridade da superfície da estrada. Por exemplo, se o gelo derretido se infiltra na estrada, volta a congelar e se expande, podem se formar rachaduras. O reparo desses danos e de outros semelhantes custa milhões de dólares.

Ingrediente secreto: parafina líquida de baixa temperatura

O segredo do concreto autoaquecido está na adição de parafina, um material chamado de mudança de fase. Em temperaturas ligeiramente mais quentes, o material é líquido e armazena a energia térmica do ar, mas quando esfria, torna-se sólido e libera o calor armazenado no ambiente. Atualmente, os pesquisadores estão experimentando dois métodos: Em um deles, microcápsulas de parafina são misturadas ao concreto; no outro, pequenos fragmentos de pedra absorvem a parafina antes de serem misturados ao concreto.

Evitar o congelamento e o descongelamento e reduzir a necessidade de aragem e salga são boas maneiras de evitar a deterioração da superfície. Portanto, nosso trabalho está analisando como podemos incorporar materiais especiais no concreto que o ajudem a manter uma temperatura de superfície mais alta quando a temperatura ambiente ao redor dele cair.

- Amir Farnampesquisador sênior do Drexel Laboratory for Advanced Infrastructure Materials (AIM) e um dos autores do estudo

O novo material ainda não está pronto para uso em larga escala e são necessárias mais pesquisas. Por exemplo, o desempenho do material de mudança de fase pode ser afetado se ele não tiver tempo suficiente para se aquecer entre a geada e a neve. Além disso, o material ainda não é adequado para nevascas muito fortes.

Descobrimos que os pavimentos incorporados com PCM não conseguem derreter completamente o acúmulo de neve pesada - maior que 5 cm", disse Deb. "No entanto, ele pode derreter quedas de neve com menos de 5 cm com bastante eficiência. As lajes incorporadas com PCM começam a derreter a neve assim que ela começa a se acumular. E a liberação gradual de calor pode efetivamente descongelar a superfície de um pavimento, o que eliminaria a necessidade de pré-salinizar antes de uma forte nevasca.

- Robin Deb, estudante de doutorado da Faculdade de Engenharia, que ajudou a liderar a pesquisa