Resíduos de cacto figo-da-índia podem virar materiais de construção

Canteiros de obras dificilmente fazem alguém pensar em cactos. Mesmo assim, engenheiros avaliam que o material que sobra do cultivo do cacto figo-da-índia pode abrir um caminho mais limpo e barato para produzir materiais de construção.

À primeira vista, a proposta parece estranha. Mas ela chama atenção para um desafio concreto do setor.

Vários materiais de construção atuais combinam leveza com alta durabilidade - justamente por isso são tão difundidos.

O problema é que, para fabricá-los, costuma-se gastar muita energia, e a reciclagem ao fim da vida útil frequentemente é complicada. Além disso, uma parcela considerável desses resíduos pode permanecer no ambiente por décadas.

Do resíduo de cacto ao material de construção

Para reduzir a poluição associada a esses processos, pesquisadores têm buscado alternativas de base vegetal capazes de cumprir funções semelhantes. O foco mais recente recai sobre resíduos agrícolas do cacto figo-da-índia.

Dentro das “palmas” do cacto existe uma rede de fibras naturais que, na própria planta, já desempenha um papel essencial. Em ambientes secos, ela ajuda o cacto a se manter ereto e a suportar ventos fortes.

A equipe acredita que essas mesmas estruturas possam servir como reforço em futuros produtos voltados à construção.

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

“Dentro das palmas achatadas do cacto há uma rede de fibras que ocorre naturalmente. Essas fibras formam uma estrutura semelhante a um favo de mel que ajuda a planta a sustentar seu próprio peso e resiste à flexão em ventos fortes”, afirmou Hutchins.

“Estamos explorando como extrair essas estruturas e mantê-las intactas, aproveitando suas propriedades naturais para reforçar compósitos de base biológica.”

Por que o resíduo de cacto faz diferença

O uso de fibras naturais em 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 ainda demanda terra agrícola, água, pesticidas e fertilizantes. Quando se aproveita material descartado de cacto, o cenário muda.

O cacto figo-da-índia, conhecido cientificamente como Opuntia ficus-indica, cresce rapidamente e se desenvolve bem em regiões quentes e secas, onde muitas outras culturas têm desempenho pior.

Durante a produção de alimentos - ou para evitar que as plantas se espalhem de forma agressiva - agricultores frequentemente podam ou removem grandes quantidades de material. Em geral, esse resíduo tem pouco valor.

Materiais sustentáveis para a construção

Com o aumento de condições climáticas mais quentes e secas em várias partes do mundo, também se espera que o cacto figo-da-índia avance para mais regiões.

Isso pode ampliar ainda mais a oferta de resíduos vegetais hoje subutilizados.

“Embora os benefícios de materiais sustentáveis, de base biológica, sejam bem conhecidos, seu uso na construção ainda é limitado”, disse o Dr. Fulvio Pinto, líder da colaboração internacional por trás do projeto.

“Esperamos que, ao incorporar plantas de origem regional ou com relevância cultural, possamos não apenas reduzir o carbono incorporado em materiais de construção, como também aumentar a adoção de materiais naturais em aplicações civis.”

Extraindo fibras fortes de um cacto

Transformar resíduo de cacto em algo realmente útil não é tão simples quanto abrir uma palma e misturá-la a um plástico.

Antes, foi preciso definir como retirar as fibras sem destruir a estrutura natural em favo de mel, que é justamente o que contribui para a resistência.

O grupo avaliou dois métodos de extração. O primeiro foi a maceração em água - um processo usado há séculos com o linho.

Nesse método, o material vegetal fica submerso por várias semanas, enquanto o tecido mais macio se decompõe aos poucos, deixando as fibras.

Otimizando o processo de extração

A segunda abordagem empregou variações de pressão da água para remover o material macio com muito mais rapidez. Com isso, o tempo de processamento caiu em cerca de 90%. Porém, velocidade não era o único critério.

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

Os pesquisadores também observaram que palmas mais antigas funcionaram melhor do que as mais jovens, porque suas fibras eram mais fortes e mais fáceis de separar.

Isso é relevante porque a resistência do compósito final depende fortemente de quanto essas fibras permanecem intactas ao longo do processamento.

Possíveis aplicações no dia a dia

Quando as fibras de cacto foram incorporadas a plásticos, o desempenho chamou a atenção da equipe. O material ficou mais rígido e mais resistente do que qualquer um dos componentes isoladamente, sobretudo em flexão e em impactos leves.

Ainda assim, esses compósitos não competem com a fibra de carbono em cenários de alta exigência. A proposta não é fabricar peças aeronáuticas nem elementos estruturais pesados.

Por outro lado, eles podem se encaixar bem em usos cotidianos nos quais baixo custo e menor impacto ambiental importam mais do que resistência extrema.

Entre as possibilidades estão painéis leves para paredes, revestimentos externos, componentes internos de automóveis e equipamentos esportivos, como núcleos de pranchas de surfe.

Um material com apelo visual

Segundo os pesquisadores, o material também se destaca esteticamente, porque o padrão natural em favo de mel do cacto continua visível após o processamento.

“Além da rigidez mecânica, esses compósitos são bastante agradáveis esteticamente, com a estrutura natural em favo de mel do cacto ainda visível no produto final”, disse Omar Elhawary, que estuda o desempenho do material em tração e flexão.

“O apelo visual da pesquisa já atraiu atenção do público; uma imagem do compósito reforçado com cacto foi exibida do lado de fora da estação ferroviária de Bath Spa em novembro passado como parte da competição universitária ‘Imagens da Pesquisa’, destacando a interseção entre engenharia e arte sustentável.”

O impulso por uma construção mais verde

A construção civil responde por uma parcela significativa das emissões globais de carbono. Isso se deve não apenas ao uso e à operação dos edifícios, mas também à fabricação dos materiais empregados para construí-los - o que engenheiros frequentemente chamam de carbono incorporado.

Esse cenário tem levado cientistas no mundo todo a procurar alternativas feitas de fontes renováveis ou de resíduos.

Há grupos testando isolamento à base de fungos, estruturas de bambu, plásticos reciclados e fibras vegetais.

Os compósitos de cacto se inserem nesse movimento mais amplo.

Próximos caminhos de pesquisa

A equipe pretende continuar avaliando como as fibras de cacto se ligam a polímeros usados na construção e como esses materiais se comportam quando são tracionados ou flexionados sob pressão.

Além disso, os pesquisadores investigam métodos de fabricação que, no futuro, possam funcionar em escala industrial.

Se a tecnologia avançar, construções futuras podem, discretamente, conter componentes feitos de uma planta que muita gente associa mais a desertos do que a laboratórios de engenharia.

O projeto integra um esforço de pesquisa mais amplo ligado ao Centro de Design Regenerativo e Engenharia para um Mundo com Saldo Positivo e à Universidade de Catânia, na Sicília.

O estudo completo foi publicado na Revista de Fibras Naturais.