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Usando corrente elétrica para estabilizar solos de baixa permeabilidade
Em um artigo publicado hoje na Scientific Reports , a equipe demonstra como as reações químicas podem ser aprimoradas usando um sistema semelhante a uma bateria para aplicar corrente elétrica .
Por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne - 13/10/2020


Crédito: Unsplash / Domínio público

De acordo com o EU Science Hub, eventos climáticos extremos cada vez mais frequentes causarão danos cada vez maiores à infraestrutura, com perdas estimadas em € 20 bilhões anuais até 2030. Essas ameaças urgentes colocam em foco a necessidade de novas respostas para o problema de estabilização do solo.

Cientistas do Laboratório de Mecânica do Solo (LMS) da EPFL desenvolveram várias soluções sustentáveis, incluindo uma que usa o metabolismo enzimático. Embora esses métodos funcionem para uma ampla gama de tipos de solo , eles são consideravelmente menos eficazes quando se trata de solos argilosos. Em um artigo publicado hoje na Scientific Reports , a equipe demonstra como as reações químicas podem ser aprimoradas usando um sistema semelhante a uma bateria para aplicar corrente elétrica .

Um novo tipo de biocimento - produzido in situ e à temperatura ambiente - foi recentemente sugerido como um método promissor para estabilizar vários tipos de solo. O método aproveita o metabolismo bacteriano para produzir cristais de calcita que unem as partículas do solo de forma duradoura. Este processo biogeoquímico é eficiente em termos de energia e custo-benefício, e pode ser implementado rapidamente nos próximos anos. Porém, como o solo precisa ser impregnado para que o método funcione, ele é menos adequado para solos argilosos de baixa permeabilidade. Agora, a equipe LMS desenvolveu e testou com sucesso uma alternativa viável, que envolve a aplicação de corrente elétrica usando eletrodos afundados.

"Nossas descobertas mostram que este sistema geoeletroquímico de fato influencia os principais estágios do processo de calcificação, especialmente a formação e o crescimento dos cristais que unem o solo e melhoram seu comportamento", diz Dimitrios Terzis, cientista da LMS e um dos co -autores do jornal.

O biocimento é formado pela introdução de espécies químicas no solo. Isso inclui carbonato dissolvido e íons de cálcio, que carregam cargas opostas. Ânodos e cátodos afundados são usados ​​para criar um campo elétrico , da mesma forma que uma bateria gigante. A corrente força os íons a se moverem através do meio de baixa permeabilidade, onde se cruzam, se misturam e, eventualmente, interagem com as partículas do solo. O resultado é o crescimento de minerais carbonáticos, que atuam como elos ou "pontes" que melhoram o desempenho mecânico e a resistência dos solos.

O artigo, que expõe as descobertas da equipe ao observar e medir a qualidade dessas pontes minerais, abre o caminho para futuros desenvolvimentos no campo. Mais testes, em diferentes escalas, são necessários antes que a tecnologia possa ser aplicada no mundo real. A pesquisa foi realizada no âmbito de uma bolsa Avançada do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) 2018-2023 concedida à Prof. Lyesse Laloui, que dirige o LMS e é co-autora do artigo. O projeto tem três verticais, visando a compreensão dos mecanismos fundamentais que ocorrem na escala solo-partícula (micro-escala), a caracterização avançada de comportamentos mecânicos em escala de laboratório, e o desenvolvimento em larga escala e demonstração de sistemas inovadores em natural. ambientes. Em julho de 2020,

No passado, os solos eram tratados apenas como uma mistura de terra sólida, ar e água. De acordo com os co-autores, esta pesquisa destaca como as abordagens interdisciplinares - ou seja, valendo-se de conceitos da biologia e da eletroquímica e incorporando avanços e mecanismos de outros campos científicos - podem abrir novos caminhos interessantes e produzir benefícios significativos.

 

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