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Pesquisadores da Universidade Drexel criaram um novo tipo de cimento capaz de aquecer e resfriar superfícies de forma passiva, inspirando-se na anatomia de elefantes e lebres. O objetivo é reduzir o consumo energético dos edifícios, tornando paredes e pisos reguladores naturais de temperatura.
Pesquisadores da Universidade Drexel, nos Estados Unidos, desenvolveram um novo material de construção com potencial para transformar a forma como prédios controlam a temperatura.
Inspirado na anatomia de lebres e elefantes, o cimento bioinspirado pode ajudar a reduzir o uso de energia em sistemas de aquecimento e refrigeração.
O segredo está na estrutura interna do material, que imita o sistema vascular presente nas orelhas desses animais, conhecidas por sua capacidade de regular o calor corporal.
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A equipe utilizou parafina para criar um sistema passivo de aquecimento e resfriamento integrado ao próprio concreto.
Uma resposta à demanda energética dos edifícios
A motivação por trás do projeto vem de um dado alarmante: os edifícios são responsáveis por cerca de 40% do consumo total de energia.
Desse valor, metade é dedicada a aquecimento ou resfriamento. Reduzir essa dependência pode trazer ganhos ambientais e econômicos significativos.
“Arquitetonicamente, é comum que prédios modernos tenham muitas janelas, o que compromete o isolamento térmico”, explicou Rhythm Osan, estudante de engenharia e coautor do estudo. Segundo ele, mesmo com técnicas modernas, sempre há perdas de calor por falhas construtivas, como dutos com vazamentos e pontes térmicas.
Diante disso, a equipe decidiu não combater os vazamentos, mas sim utilizar as próprias superfícies como reguladores ativos de temperatura.
Como o concreto e a parafina funcionam juntos
O novo material combina uma matriz polimérica impressa com concreto tradicional, formando uma rede de canais internos.
Esses canais são preenchidos com parafina, um material conhecido por sua capacidade de mudança de fase, ou seja, que absorve ou libera calor ao mudar de estado sólido para líquido e vice-versa.
Robin Deb, cientista do Laboratório de Materiais de Infraestrutura Avançada da Drexel, explicou que a parafina já foi usada em concreto autoaquecido, sendo confiável e natural para manipular temperatura. Neste novo projeto, a parafina usada possui ponto de fusão de aproximadamente 18 °C, ideal para testes em ambientes frios.
Esse comportamento lembra o sistema circulatório de animais. “Quando está calor, o sangue vai para a superfície da pele e isso facilita o resfriamento”, explicou Amir Farnam, professor e líder do projeto. “Queríamos replicar esse mecanismo natural em materiais de construção.”
Testes com diferentes formatos de canais
Para avaliar a eficácia do cimento bioinspirado, a equipe criou várias amostras com diferentes desenhos de canais: simples, paralelos, diagonais, múltiplos e em formato de diamante. As espessuras variaram entre 3 e 8 milímetros.
Os canais foram preenchidos com parafina e as amostras foram submetidas a testes de resistência mecânica e capacidade térmica.
O modelo com canais em formato de diamante foi o mais eficiente. Ele manteve boa resistência e conseguiu desacelerar as mudanças de temperatura da superfície em até 1,25 °C por hora.
“Descobrimos que uma maior área vascularizada melhora o desempenho térmico. Isso faz sentido, pois as orelhas dos elefantes e das lebres funcionam da mesma maneira”, disse Deb.
Sustentável e resistente
Mesmo com canais internos, o material mostrou-se forte o suficiente para uso prático. A adição de agregados finos ajudou a manter a resistência sem comprometer o funcionamento dos canais.
Segundo Farnam, o estudo serve como prova de conceito. A ideia é desenvolver materiais mais inteligentes, ecológicos e resistentes para uso em larga escala. “Esses resultados são promissores e servem de base para novos avanços”, afirmou.
Próximos passos da pesquisa
A equipe agora pretende ampliar os testes. O plano inclui o uso de diferentes materiais de mudança de fase, a criação de novos desenhos de canais e a produção de amostras maiores.
Os ensaios futuros também devem ocorrer por períodos mais longos e em condições ambientais variadas.
O objetivo é verificar o desempenho térmico do material em situações reais e por longos períodos.
A equipe acredita que o novo cimento pode se tornar uma ferramenta importante para tornar os edifícios mais eficientes, reduzindo a dependência de sistemas de aquecimento e refrigeração.
O estudo completo foi publicado na revista científica Journal of Building Engineering.
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