Materiais nanoestruturados em intervenções de reabilitação

Materiais nanoestruturados em intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo de Patrimoacutenio Arquitetoacutenico

Carlos Manuel Franco

Resumo Este artigo tem como objetivo contribuir e estimular a introduccedilatildeo de materiais nanoestruturados nas intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo possibilitando a execuccedilatildeo de novos rebocos com propriedades fotocataliacuteticas conferidas pela adiccedilatildeo de nanopartiacuteculas de TiO2 na matriz da argamassa entre as quais se destacam as de autolimpeza e de descontaminaccedilatildeo ambiental A adiccedilatildeo de nanotubos de carbono nas argamassas e na constituiccedilatildeo de betatildeo permite o fabrico de revestimentos de desempenho mecacircnico melhorado assim como de peccedilas estruturais de menores dimensotildees proporcionando uma intervenccedilatildeo que se deseja miacutenima e pouco intrusiva garantindo uma maior rapidez de execuccedilatildeo

Procurar soluccedilotildees para as patologias do Patrimoacutenio visando a mitigaccedilatildeo dos efeitos nefastos para o ambiente provocados pela exposiccedilatildeo aos gases poluentes ndash NOx CO2 e aos compostos orgacircnicos volaacuteteis ndash COVs resultando consequentemente na aceleraccedilatildeo da degradaccedilatildeo das fachadas dos edifiacutecios num modelo mais sustentaacutevel seraacute o grande desafio dos arquitetos e demais especialistas envolvidos

Palavras-chave nanomateriais rebocos sustentabilidade fotocataacutelise reabilitaccedilatildeo Patrimoacutenio Arquitetoacutenico

Nanostructured materials in interventions for rehabilitation of Architectural HeritageAbstract This article aims to contribute and stimulate the introduction of nanostructured materials in the rehabilitation interventions enabling the execution of new plasters with photocatalytic properties conferred by the addition of TiO2 nanoparticles in the mortar matrix among which are self - cleaning and decontamination environmental The addition of carbon nanotubes in mortars and the formation of concrete allows the fabrication of coatings of improved mechanical performance as well as smaller structural parts providing a minimal and intrusive intervention ensuring a faster execution time

To seek solutions to pathologies in architectural heritage aiming to mitigate the harmful effects to the environment caused by the exposure to the polluting gases - NOx CO2 and to the volatile organic compounds - VOCs resulting consequently in accelerating degradation of facades of buildings in a model more sustainable will be the great challenge of architects and other specialists involved

Keyword nanomaterials mortars sustainability photocatalysis rehabilitation Architectural Heritage

Materiais nanoestruturados em intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo de Patrimoacutenio ArquitetoacutenicoResumen Este artigo tem como objetivo contribuir e estimular a introduccedilatildeo de materiais nanoestruturados nas intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo possibilitando a execuccedilatildeo de novos rebocos com propriedades fotocataliacuteticas conferidas pela adiccedilatildeo de nanopartiacuteculas de TiO2 na matriz da argamassa entre as quais se destacam as de autolimpeza e de descontaminaccedilatildeo ambiental A adiccedilatildeo de nanotubos de carbono nas argamassas e na constituiccedilatildeo de betatildeo permite o fabrico de revestimentos de desempenho mecacircnico melhorado assim como de peccedilas estruturais de menores dimensotildees proporcionando uma intervenccedilatildeo que se deseja miacutenima e pouco intrusiva garantindo uma maior rapidez de execuccedilatildeo

Procurar soluccedilotildees para as patologias do Patrimoacutenio visando a mitigaccedilatildeo dos efeitos nefastos para o ambiente provocados pela exposiccedilatildeo aos gases poluentes ndash NOx CO2 e aos compostos orgacircnicos volaacuteteis ndash COVs resultando consequentemente na aceleraccedilatildeo da degradaccedilatildeo das fachadas dos edifiacutecios num modelo mais sustentaacutevel seraacute o grande desafio dos arquitetos e demais especialistas envolvidos

Palabras-clave nanomateriais rebocos sustentabilidade fotocataacutelise reabilitaccedilatildeo Patrimoacutenio Arquitetoacutenico

Ge-conservacioacuten Conservaccedilatildeo | Conservation

Carlos Manuel FrancoMateriais Nanoestruturados em Intervenccedilotildees de Reabilitaccedilatildeo de Patrimoacutenio Arquitetoacutenico pp 140-158

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A Melhoria da eficiecircncia dos recursos utilizados num contexto de disponibilidade real e limitada de recursos deveraacute assim assegurar a rentabilidade econoacutemica e reduccedilatildeo de impactos ambientais associada agrave preservaccedilatildeo dos recursos atraveacutes de estrateacutegias de circularidade com introduccedilatildeo de soluccedilotildees inovadoras apoiadas em novas tecnologias Seraacute contudo necessaacuterio fomentar o investimento em soluccedilotildees circulares preconizando o aumento eficiecircncia energeacutetica e hiacutedrica e a durabilidade dos materiais assim como promover uma maior utilizaccedilatildeo de energias renovaacuteveis de forma a desenvolver soluccedilotildees tecnoloacutegicas e natildeo tecnoloacutegicas que possam ser adotadas divulgadas e replicadas aumentando a produtividade dos recursos utilizados pelos agentes econoacutemicos envolvidos incluindo o utilizador final (disponiacutevel em httpswwwfundoambientalptavisosprograma-apoiar-a-transicao-para-uma-economia-circular-fase-iaspx)

A induacutestria da construccedilatildeo teraacute de implementar a incorporaccedilatildeo de resiacuteduos produzidos pela proacutepria induacutestria da construccedilatildeo civil e demoliccedilatildeo (RCampD) em particular visando a produccedilatildeo de materiais reciclaacuteveis com baixa energia incorporada O fabrico de betotildees com caracteriacutesticas pozolacircnicas com a introduccedilatildeo de escoacuterias de alto-forno siacutelica de fumo cinzas de resiacuteduos vegetais cinzas volantes eou de resiacuteduos soacutelidos urbanos resultantes das mais variadas atividades industriais em conjugaccedilatildeo com uma seleccedilatildeo de materiais a utilizar com uma anaacutelise cuidada do ciclo de vida (ACV) garantiratildeo uma maior economia e sustentabilidade do setor (Torgal 2010 20-24)

A natureza tornou-se a grande fonte de inspiraccedilatildeo para os investigadores perante a fascinante variedade de soluccedilotildees de design apresentado por materiais bioloacutegicos satisfazendo os requisitos estruturais e funcionais necessaacuterios aacute sua especificidade A verificaccedilatildeo de que a nano e microestrutura existente nos sistemas bioloacutegicos difere da estrutura dos materiais sinteacuteticos que apresenta alternativas de design para a fabricaccedilatildeo de materiais funcionais de estrutura bioloacutegica e ambientalmente sustentaacutevel vem possibilitar a replicaccedilatildeo dos princiacutepios de design subjacentes agrave resposta funcional das estruturas naturais

A compreensatildeo das condiccedilotildees e da teacutecnica de aplicaccedilatildeo das estruturas naturais - e natildeo apenas se limitar agrave coacutepia da composiccedilatildeo quiacutemica e da estrutura dos materiais bioloacutegicos estaraacute sem duacutevidas na geacutenese da concepccedilatildeo de materiais da proacutexima geraccedilatildeo

Projetos de estrutura do nano ao micro e agraves escalas macroscoacutepicas aproveitando os princiacutepios de design que foram conseguidos ao longo de centenas de milhotildees de anos de evoluccedilatildeo na natureza vecircm possibilitar a fabricaccedilatildeo de estruturas com novas e melhoradas funcionalidades para uma ampla gama de aplicaccedilotildees oferecendo-nos uma plataforma tecnoloacutegica poderosa para a fabricaccedilatildeo de materiais funcionais e elementos estruturais mais duraacuteveis e sustentaacuteveis (Hebel y Heisel 2017 158-166)

Introduccedilatildeo

O presente estudo visa sobretudo apresentar uma revisatildeo bibliograacutefica sobre a aplicaccedilatildeo da nanotecnologia com referecircncia a Nanomateriais disponiacuteveis para a construccedilatildeo nomeadamente para uso em intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo proporcionando ao arquiteto ndash entre outros especialistas a oportunidade para a definiccedilatildeo de novas metodologias de atuaccedilatildeo pouco intrusivas garantindo a autenticidade do patrimoacutenio arquitetoacutenico com recurso a novos materiais com novas caracteriacutesticas e novas propriedades Revestimentos fotocataliacuteticos com caracteriacutesticas de autolimpeza e de descontaminaccedilatildeo ambiental de maior durabilidade proporcionam uma intervenccedilatildeo mais sustentaacutevel

O esgotamento dos recursos naturais exige a extraccedilatildeo de mateacuteria-prima a distacircncias cada vez maiores Desde a primeira revoluccedilatildeo industrial ndash haacute cerca de 250 anos que se assiste a um amento contiacutenuo da emissatildeo antropogeacutenica de CO2 resultando num acreacutescimo de 40 deste gaacutes comparativamente aos valores existentes na era preacute-industrial resultantes principalmente da queima de combustiacuteveis foacutesseis e a utilizaccedilatildeo desenfreada de fertilizantes e pesticidas na induacutestria agroalimentar com a consequente inquinaccedilatildeo por efeito do processo de eutrofizaccedilatildeo dos sistemas aquaacuteticos

O aumento da acidez das aacuteguas da chuva ndash pH lt5 constitui um dos maiores problemas ambientais da atualidade Este fenoacutemeno acontece principalmente devido ao aumento na concentraccedilatildeo de oacutexidos de enxofre ndash SO2 e SO3 e oacutexidos de azoto como o NO2 e NO3 ndash NOx que constituem um grupo designado por oacutexidos aacutecidos

Precipitaccedilotildees contendo substacircncias com pH lt5 provocam danos sobre patrimoacutenio histoacuterico principalmente quando revestidos a calcaacuterio ou em elementos de bronze Pode-se observar o escurecimento das fachadas de maacutermore do Taj Mahal ndash India declarado patrimoacutenio mundial pela Unesco provocado pela deposiccedilatildeo seca de gases toacutexicos (Santos et al 2018 53-59)

Persistir num modelo econoacutemico linear de ldquoextrair -consumir -descartarrdquo natildeo seraacute viaacutevel pelo que impotildee -se mudar a abordagem estrateacutegica (Fundo Ambiental Aviso nordm 6907201 DR nordm 1192017)

A Transiccedilatildeo para uma Economia Circular tem como principais objetivos a reduccedilatildeo de extraccedilatildeo de mateacuteria-prima de consumo de aacutegua produccedilatildeo de resiacuteduos e emissotildees GEE ndash gases efeito estufa e demais poluentes atmosfeacutericos A economia circular enquanto um modelo econoacutemico visa a distribuiccedilatildeo equilibrada dos recursos Modelo assente no desenvolvimento de estrateacutegias com recurso a novas metodologias e novos materiais ndash capaz de reduzir a dependecircncia da extraccedilatildeo de mateacuterias-primas preconiza a reutilizaccedilatildeo contiacutenua de materiais e recursos em ciclos devidamente energizados por fontes renovaacuteveis

Ge-conservacioacuten nordm 15 2019 ISSN 1989-8568

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A revisatildeo bibliograacutefica sobre materiais nanoestruturados com aplicaccedilatildeo na induacutestria da construccedilatildeo ndash publicada entre 2005 e 2018 tem como objetivo reunir de uma forma sucinta informaccedilotildees gerais e definiccedilotildees de nanotecnologia com enfoque nas nanopartiacuteculas quando usadas como nano-aditivos mais eficazes capazes de melhorar substancialmente as propriedades dos revestimentos aditivados com nano dioacutexido titacircnio TiO2 ou com nanotubos de carbono - NTC no reforccedilo estrutural

A metodologia adotada nesta pesquisa sendo um tema em constante evoluccedilatildeo em que se assiste a niacutevel global a um aumento exponencial de novos materiais nanoestruturados com novas potencialidades teve como plataforma de trabalho a consulta de bibliografia especiacutefica e pesquisas de artigos cientiacuteficos recentemente publicados sobre nanotecnologia e Nanomateriais

Foram ainda consultadas livrarias cientiacuteficas disponiacuteveis em linha nomeadamente a Web of Science Scientific Electronic Library no endereccedilo httpwwwscielobr e a artigos cientiacuteficos apresentados no Congresso Luso-Brasileiro de Materiais de Construccedilatildeo Sustentaacuteveis disponiacutevel em httprepositoriumsdumuminhopt

Contextualizaccedilatildeo

Desde o ano 5000 aC que na Mesopotacircmia se juntava palha aos tijolos usados na construccedilatildeo aumentado a sua capacidade de resistecircncia reduzindo a fissuraccedilatildeo durante o processo de secagem Este ancestral compoacutesito em que a lama funcionava como matriz polimeacuterica e a palha como fibras de reforccedilo tirando vantagens das caracteriacutesticas de cada um individualmente potencializando o seu desempenho quando em conjunto vem demonstrar que o conceito de materiais compoacutesitos jaacute existia na antiguidade (Lima201420 Gonccedilalves y Margarido 2012 576)

Sem que nas antigas civilizaccedilotildees existisse entendimento teoacuterico do desenvolvimento do fenoacutemeno o domiacutenio da teacutecnica evoluiacutea com os resultados da experiecircncia baseada puramente na tentativa e erro em processos tecnoloacutegicos que integravam eou formavam nanopartiacuteculas no compoacutesito resultante Um exemplar extraordinaacuterio fabricado pelos romanos datado do seacuteculo IV dC eacute o Caacutelice de Licurgo que conteacutem nanopartiacuteculas de ouro e prata [figura 1]

No entanto somente em finais do seculo XX ndash mais especificamente no ano de 1990 eacute que foi possiacutevel aos cientistas obter a resposta para o dicroiacutesmo observado em resultado da anaacutelise efetuada com recurso a um microscoacutepio atoacutemico de varrimento que ocorre devido agrave presenccedila de nanopartiacuteculas na composiccedilatildeo da matriz de vidro 662 de prata 312 de ouro e 26 de cobre A cor vermelha resulta da absorccedilatildeo de luz pelas nanopartiacuteculas de ouro (~520nm) A cor puacuterpura eacute observada quando a

Figura 1- Caacutelice de Licurgo Fonte The British Museum 2019

luz eacute absorvida devido a partiacuteculas maiores sendo que a cor verde eacute conseguida atraveacutes do espelhamento de luz por dispersotildees coloidais de partiacuteculas de prata com dimensotildees maiores a 40nm

A adiccedilatildeo destas pequenas partiacuteculas na fusatildeo prolongada do vidro teraacute dado origem aacute formaccedilatildeo das nanopartiacuteculas metaacutelicas conferindo-lhe a particularidade de mudanccedila de cor apenas com a mudanccedila de posiccedilatildeo da origem da luz apresenta uma cor verde-ervilha aacute luz ambiente (reflexatildeo da luz exterior) transmitindo a cor magenta quando a fonte de luz eacute localizada no seu interior Na idade Media os artiacutefices - alquimistas sobretudo nas igrejas cristatildes jaacute utilizavam nanopartiacuteculas de ouro e prata ndash com dimensotildees entre 40 a 100nm na fusatildeo com o vidro colorido dos vitrais proporcionando o reflexo de luz vibrante (Lima 2014 79 Loos 2014 16-22)

Pode-se assim concluir que o conceito de Nanotecnologia ndash apesar de ser atual parte da tecnologia incorporada nesta nova ciecircncia era desde haacute muitos seacuteculos utilizada na praacutetica mesmo que na eacutepoca os artificies natildeo dominassem a sua fundamentaccedilatildeo teoacuterica

O termo nanotecnologia foi apenas apresentado muitos seacuteculos depois por Norio Taniguchi ndash professor da universidade de Toacutequio no ano de 1974 (Lima 2014 79)

Richard P Feynman no ano de 1959 apresenta a sua celebre palestra sob o tema ldquoThereacutes plenty of room at the bottomrdquo no encontro anual promovido pela Sociedade Americana de Fiacutesica no Instituto de Tecnologia da Califoacuternia-CalTech afirmando que seria possiacutevel condensar na cabeccedila de um alfinete os 24 volumes completos da Enciclopeacutedia Britacircnica estabelecendo a data do iniacutecio da era da nanotecnologia (Cristina 2014 5-16 Roz et al 2015a)

A escala de comprimento no topo varia de 1m a 10-10m [figura 2] ilustra o tamanho de uma bola de futebol comparada a uma moleacutecula carbono 60 (C60) tambeacutem conhecida como buckyball Para comparaccedilatildeo o mundo eacute aproximadamente cem milhotildees de vezes maior que uma bola de futebol que por sua vez eacute cem milhotildees de vezes maior do que um buckyball A secccedilatildeo de 10-7m (100nm) a 10-9m(1nm) eacute expandida abaixo A escala de referecircncia para nanociecircncia e nanotecnologias eacute de 100nm ateacute a escala atoacutemica - aproximadamente 02nm (The Royal Society 2003)


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para aplicaccedilatildeo praacutetica nanoestruturas dispositivos e sistemas (Netoy Pacheco et al 2012 17-19)

A aplicaccedilatildeo de materiais que apresentam propriedades fiacutesico-quiacutemicas resultantes dos fenoacutemenos associados agrave nano escala ndash dimensotildees entre 1nm a 100nm dando origem a novos e melhores materiais dispositivos e sistemas decorrentes dessa nova condiccedilatildeo disponiacuteveis no mercado para as mais diversas aplicaccedilotildees seraacute uma contribuiccedilatildeo desejaacutevel para uso em intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo e conservaccedilatildeo de Patrimoacutenio Arquitetoacutenico pelo seu desempenho melhorado na combinaccedilatildeo com os materiais tradicionais numa preacutevia e adequada seleccedilatildeo que garanta a necessaacuteria compatibilidade quiacutemica com o substrato preexistente

O seu desempenho melhorado na combinaccedilatildeo com os materiais tradicionais numa preacutevia e adequada seleccedilatildeo que garanta a necessaacuteria compatibilidade quiacutemica com o substrato preexistente seraacute um substancial contributo para uso em intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo e conservaccedilatildeo de Patrimoacutenio Arquitetoacutenico

Da desagregaccedilatildeo das micropartiacuteculas em muacuteltiplas nanopartiacuteculas [figura 3] resulta um aumento da aacuterea superficial sendo proporcional o aumento de aacutetomos e consequentemente a sua maior reatividade e atividade cataliacutetica podendo no entanto o desempenho do catalisador ser aumentado de acordo com o formato da estrutura obtida ndash os poliedros de 26 e 18 faces tecircm maior capacidade de absorccedilatildeo e atividade fotocataliacutetica Os aacutetomos que se apresentam agrave superfiacutecie satildeo mais reativos

Nano prefixo de unidade de medida na ordem de um bilioneacutesimo de metro (11000000000 = 10-9) = 1nm [1mm= 1000000nm (10-3) 1microm= 1000nm (10-6)] A nanotecnologia dedica-se ao estudo e fabricaccedilatildeo de estruturas moleculares entre 1nm e 100nm tendo como objetivo fundamental eacute controlo da mateacuteria ao niacutevel do aacutetomo (Schropfer 2011 19) No entanto para que um dispositivo seja considerado Nanotecnoloacutegico seraacute necessaacuterio apresentar propriedades diferenciadas associadas agrave sua nova condiccedilatildeo em nano escala A compreensatildeo e o controle da mateacuteria agrave escala entre 1 e 100nm - ciecircncia a Nano escala onde se manipula a mateacuteria com atividades que envolvem a interaccedilatildeo dos aacutetomos e moleacuteculas projetando e construiacutedo materiais e sistemas funcionais definem o termo Nanotecnologia (Roz et al 2015a 3-12)

Do resultado da pesquisa realizada no ano de 2004 pela The Royal Society e pela The Royal Academy of Engineering apresenta-se de uma forma sucinta entre vaacuterias definiccedilotildees na literatura as diferenccedilas substanciais entre Nanotecnologia e Nanociecircncia

Nanociecircncia estudo dos fenoacutemenos e manipulaccedilatildeo agrave escala do aacutetomo moleacutecula em que suas propriedades fiacutesico-quiacutemicas satildeo resultantes da condiccedilatildeo associada agrave nano escala diferindo significativamente das que tem em maior escala

Nanotecnologia controlo da forma e do tamanho agrave Nano escala projetando caracterizando e produzindo

Figura 2- Escala ilustrada de unidades de comprimento (Fonte The Royal Society 2003)


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que os restantes existentes no interior do volume das nanopartiacuteculas (Gonccedilalves y Margarido 2012746-748 Roz et al 2015b 77-80)

As definiccedilotildees de um Nano material quanto ao seu tamanho baseiam-se em dois criteacuterios

bull 50 das partiacuteculas integrantes do material teratildeo de ter pelo menos uma das suas dimensotildees externas entre 1 a 100nm

bull O volume da aacuterea superficial especiacutefica ndash VASE teraacute de ser maior que 60m2cm3 (valor calculado a partir de uma esfera com 100nm de diacircmetro)

O VASE de uma partiacutecula determina assim a sua reatividade quando exposta ao meio Com a diminuiccedilatildeo das dimensotildees da partiacutecula obteacutem-se uma maior proporccedilatildeo dos aacutetomos na sua superfiacutecie resultando uma maior aacuterea de contato externo favorecendo as reaccedilotildees quiacutemicas cataliacuteticas Uma vez que este fenoacutemeno acontece na superfiacutecie uma determinada massa de material nano estruturado

Figura 3- Efeito da desagregaccedilatildeo das partiacuteculas (Adaptado de Roz et al 2015a 166) Aumento da aacuterea superficial mantendo o volume original A ndash 6 faces B ndash 48 faces C ndash 384 faces D ndash 3072 faces

Figura 4- Relaccedilatildeo superfiacutecie volume (SV)

teraacute uma elevadiacutessima reatividade aumentando o seu potencial cataliacutetico quando comparado com a mesma massa constituiacuteda por partiacuteculas maiores Seraacute contudo um dos grandes objetivos da investigaccedilatildeo sobre a cataacutelise o entendimento de como a diminuiccedilatildeo das partiacuteculas natildeo soacute aumenta a aacuterea de superfiacutecie com tambeacutem influencia o seu desempenho cataliacutetico intriacutenseco numa procura de novas estruturas para produccedilatildeo de catalisadores de estruturas mais eficientes (Berti L amp Porto L 2017 17-33)Agrave nano escala os componentes possuem uma relaccedilatildeo superfiacutecievolume muito maior [Figura 4] proporcionando as condiccedilotildees ideais para uma reatividade das partiacuteculas com aumento da atividade cataliacutetica dos semicondutores distribuiacutedos desta forma por uma superfiacutecie de contato substancialmente aumentada

Nanotubos De Carbono ndash NTC

Com o desenvolvimento da induacutestria dos plaacutesticos depois milhares de anos de evoluccedilatildeo tecnoloacutegica a aplicaccedilatildeo de poliacutemeros reforccedilados de fibra - FRP fibre reinforced


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podem alternar entre super-hidrofoacutebicas (que repelem a aacutegua) e hidrofiacutelicas (que atraem a aacutegua)

A excecional forccedila especiacutefica dos NTC na constituiccedilatildeo de nanocompoacutesitos com uma relaccedilatildeo forccedilapeso substancialmente maior que qualquer outro tipo de material em uso vem permitir muacuteltiplas aplicaccedilotildees nomeadamente em obras de estabilizaccedilatildeo estrutural dos edifiacutecios

Os NTC material mais resistente e flexiacutevel criado pelo homem quando adicionados no fabrico de betatildeo conferem um melhoramento na resistecircncia agrave traccedilatildeo provocando um aumento na extensatildeo granulomeacutetrica proporcionando uma diminuiccedilatildeo da porosidade Estruturas mais resistentes e de maior durabilidade representam um menor impacto ambiental reduzindo a necessidade de obras de manutenccedilatildeo tornam-se mais sustentaacuteveis (Sales 2013 89-90 Berti y Porto 2017 10-11)

Contudo devido ao seu elevado preccedilo embora tenha vindo a cair ao longo dos uacuteltimos anos os arquitetos continuam relutantes agrave introduccedilatildeo de nanotubos e nanomateriais em geral (Schropfer 2011 139-140)

Fotocataacutelise

A fotocataacutelise eacute um fenoacutemeno natural por meio do qual um composto quando excitado pela radiaccedilatildeo UV ndash ultravioleta acelera a velocidade de uma reaccedilatildeo quiacutemica sem se consumir resultando na reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo-reduccedilatildeo (redox)

A fotocataacutelise confere caracteriacutesticas autolimpantes e descontaminantes agraves superfiacutecies quando expostas agrave radiaccedilatildeo UV num processo natural ndash Honda - Fujishima effect - desenvolvido no Japatildeo em 1972 pelo investigador Akira Fujishima (1942) sob supervisatildeo de Kenichi Honda (19242011) Este processo natural envolve a ativaccedilatildeo de um semicondutor excitado por radiaccedilatildeo UV Os semicondutores possuem uma camada de valecircncia incompleta e uma camada condutora separada por uma ldquobandgapldquo (Fujishima 2008) ndash [Figura 6]

polymers surge em meados dos anos 30 do seacuteculo XX Esta tecnologia de incorporaccedilatildeo de fibras de reforccedilo numa matriz polimeacuterica vem dar resposta agrave necessidade de uso de materiais compoacutesitos na construccedilatildeo O interesse da induacutestria da construccedilatildeo civil por esta nova tecnologia acontece nas deacutecadas de 5060 do seacuteculo XX com a construccedilatildeo de edifiacutecios protoacutetipos de conceccedilatildeo arquitetoacutenica futurista modular tendo a aplicaccedilatildeo dos compoacutesitos se restringido essencialmente no revestimento das fachadas dos edifiacutecios (Gonccedilalves y Margarido 2012 576 - 577)

Na Ruacutessia no decorrer do ano de 1952 satildeo observados pela primeira vez os nanotubos de Carbono ndash NTC Os NTC satildeo no entanto redescobertos no Japatildeo nos anos de 1990 Com uma resistecircncia agrave traccedilatildeo 100 vezes superior agrave do accedilo soacute o seu elevado custo inibe a sua vulgarizaccedilatildeo em utilizaccedilotildees correntes (Torga y Jalali 2010 405) Os nanotubos de uma uacutenica camada detecircm simultaneamente propriedades elaacutesticas e grande resistecircncia mecacircnica chegando a atingir uma resistecircncia agrave traccedilatildeo ateacute 200GPa As suas excelentes propriedades de condutividade eleacutetrica e teacutermica aumentam o campo de utilizaccedilatildeo dos NTC na construccedilatildeo (Loos 2014 79-98)

Figura 5- Diagrama conceitual do nanotubo de carbono Parede simples (SWCNT) (A) e parede muacuteltipla (MWCNT) (B) (Iijima yIchihashi 1993) (Fonte Khalid et al 2017)

Apresentando uma configuraccedilatildeo particularmente estaacutevel de uma estrutura hexagonal tipo favos de mel os NTC - cinco vezes mais estaacuteveis do que o accedilo e duas vezes mais duros que o diamante formam tubos com apenas alguns nanoacutemetros de espessura vecircm permitir a construccedilatildeo de sistemas de construccedilatildeo leve (Sascha 2014 114-121)

Os nanotubos de carbono ndash NTC apresentam-se como um nanomaterial com grande interesse para os arquitetos Com a introduccedilatildeo de NTC nas intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo de edifiacutecios verifica-se um melhoramento da resistecircncia agrave corrosatildeo das ligas promovendo a remoccedilatildeo de toxinas de perclorato da aacutegua contaminada Os NTC ndash quando combinados com nano argilas aumentam a resistecircncia ao fogo dos plaacutesticos formando superfiacutecies controlaacuteveis que

Figura 6- Mecanismo Oxidaccedilatildeo Reduccedilatildeo Oxidaccedilatildeo agente redutor ndash perda de eletrotildees aumento de NOx Reduccedilatildeo agente oxidante ndash ganho de eletrotildees diminuiccedilatildeo de NOx


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A fotoexitaccedilatildeo do TiO2 provocada pela radiaccedilatildeo UV de energia maior ou igual agrave energia da ldquobandgaprdquo (banda de transferecircncia) provoca a transferecircncia de eletrotildees da banda de valecircncia BV para a banda condutora BC A energia gerada durante o processo quiacutemico eacute suficiente para degradar os resiacuteduos acumulados contribuindo para a descontaminaccedilatildeo ambiental e autolimpeza do revestimento (Toma et al 2016171)

A determinaccedilatildeo do acircngulo de contacto da gota de um liacutequido com a superfiacutecie associado aos paracircmetros termodinacircmicos relacionados com a tensatildeo superficial permite quantificar a hidrofobicidade de uma superfiacutecie sendo que quanto maior for o valor do acircngulo em anaacutelise menos susceptiacutevel seraacute a interaccedilatildeo aacuteguasuperfiacutecie Quanto maior for o acircngulo de contacto estaacutetico de um material menor seraacute a sua ldquomolhabilidaderdquo O valor do acircngulo de contacto de uma gota depositada sobre uma superfiacutecie determina a natureza hidrofiacutelica ou hidrofoacutebica do material usado na sua composiccedilatildeo atribuindo-se as classificaccedilotildees de molhabilidade (Fujishima et al 2014)

bull Superfiacutecie super-hidrofiacutelica com acircngulo de contacto de baixo valor proacuteximo de 0ordm bull Superfiacutecie hidrofiacutelica acircngulos de contacto de baixo valor ateacute 30ordmbull Superfiacutecie de caracteriacutesticas intermeacutedias acircngulos de contacto entre 30ordm ateacute 90ordm bull Superfiacutecie hidrofoacutebica acircngulo de contacto superior a 90ordm e menores que 140ordmbull Superfiacutecie super-hidrofoacutebica com acircngulo de contacto da aacutegua superior 140ordm

A Flor de Loacutetus cujas folhas repelem a aacutegua e mantecircm a planta limpa possui caracteriacutesticas naturais de sistemas Nanoestruturados comuns em vaacuterios elementos da natureza que se podem encontrar tambeacutem no reino animal A rugosidade da superfiacutecie em associaccedilatildeo com a fina espessura da sua camada vem conferir agraves superficies uma dupla funccedilatildeo hidrofiacutelica- nos seus picos e hidrofoacutebicas - nas reentracircncias

Nas superfiacutecies hidrofoacutebicas natildeo se verifica a tendecircncia natural de a aacutegua se espalhar uma vez que o seu relevo natildeo permite esse movimento formando-se gotas esfeacutericas que satildeo expelidas da sua estrutura (Berti y Porto 2017 3-11 Fujishima et al 2014) As Nano pilosidades existentes nas plantas resultam da evoluccedilatildeo da natureza ao longo de milhares de anos pelo que soacute atraveacutes do seu estudo e compreensatildeo das suas caracteriacutesticas seraacute possiacutevel replicar estas estruturas possibilitando a fabricaccedilatildeo de materiais Nano estruturados que garantam uma desejaacutevel super-hidrofobicidade das suas superfiacutecies (Toma et al 2016 17-19)

Uma gota de aacutegua pode preencher a estrutura rugosa onde o liacutequido preenche completamente a estrutura de contacto [Figura 7a] ou manter-se acima dessa estrutura rugosa [Figura 7b] verificando-se que com o aumento

da rugosidade superficial uma superfiacutecie hidrofoacutebica se tornaraacute mais hidrofoacutebica ndash super-hidrofoacutebica [Figura 7b] Devido aos seus grandes acircngulos de contato e baixos acircngulos de deslizamento a folha de loacutetus exibe diferentes comportamentos de molhamento sob diversas condiccedilotildees Cheng et al levantou uma interessante questatildeo fundamental ldquoA folha de loacutetus eacute realmente super-hidrofoacutebicardquo concluindo que estas podem ser hidrofoacutebicas ou hidrofiacutelicas dependendo de como a aacutegua interage com a superfiacutecie da folha (Toma et al 2016 15-19 Fujishima et al 2014)

Figura 7a Figura 7b

Figura 7- Diferentes propriedades de molhabilidade da folha de loacutetus (Adaptado de Fujishima A et al 2014)

Superfiacutecies hidrofoacutebicas que simultaneamente adquirem propriedades hidroacutefilas ndash interaccedilatildeo com a aacutegua e oleofiacutelicas - afinidade quiacutemica com os oacuteleos satildeo designadas por superfiacutecies anfifiacutelicas (Costa J et al 2016 2) A tensatildeo superficial resultante da forccedila de coesatildeo existente entre moleacuteculas controla a forma da gota do liacutequido sendo que os surfactantes ndash compostos anfifiacutelicos substacircncia que aumenta as propriedades lubrificadoras de um liacutequido baixando a tensatildeo superficial da aacutegua formam uma camada superficial de moleacuteculas com influecircncia direta na formaccedilatildeo de interfaces liacutequidosar liacutequidoliacutequido e liacutequidosoacutelido (Toma et al 2016 15)

Revestimentos fotocataliacuteticos aditivados com nano-partiacuteculas de TiO2

A fotocataacutelise eacute um dos fenoacutemenos mais conhecidos resultantes da aplicaccedilatildeo de materiais Nanoestruturados no setor da Construccedilatildeo Civil integrando semicondutores com capacidades fotocataliacuteticas na sua composiccedilatildeo sob a forma de poliacutemero ou incorporada na matriz do substrato O semicondutor mais utilizado como catalisador em reaccedilotildees quiacutemicas eacute o Dioacutexido de Titacircnio (TiO2) devido agrave sua baixa toxicidade baixo custo abundacircncia e agrave sua estabilidade Eacute um oacutexido com 3 polimorfos principais anatase rutilo e brookite (Franco 2018 129-131 Toma et al 2016 53)

Estudos revelam no entanto que a eficaacutecia da reaccedilatildeo fotocataliacutetica depende do tipo de TiO2 usado concluindo que a mistura constituiacuteda por 30 de rutilo e 70 de anatase apresenta-se como a mais reativa (Torgal y Jalali 2010 433)


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pela accedilatildeo da chuva ou aspersatildeo B ndash Descontaminaccedilatildeo os poluentes atmosfeacutericos (NOx) satildeo depositados na superfiacutecie e transformados em nitratos eliminados pela matriz TiO2 do revestimento por accedilatildeo de arrastamento provocada pela aacutegua (da chuva ou de lavagem)

A capacidade de descontaminaccedilatildeo de uma aacuterea de fachadas com 1000m2 revestidas com materiais fotocataliacuteticos proporcionaraacute uma accedilatildeo de purificaccedilatildeo do ar de forma tatildeo eficaz quanto 70 aacutervores deciacuteduas de tamanho meacutedio de acordo com estudos cientiacuteficos realizados [Figura 9] (Sascha 2014 122-185 Peters 2014 126-132)

A capacidade bactericida na reaccedilatildeo fotocataliacutetica eacute conseguida pelos radicais hidroxilos OH ˉ sendo que estes radicais hidroxilos possuem uma capacidade de eliminaccedilatildeo da bacteacuteria E Coli entre 1000 a 10000 vezes superior aos desinfetantes quiacutemicos (Cho et al in Torgal y Jaladi2010 428-433) Os revestimentos fotocataliacuteticos entre as suas muacuteltiplas funcionalidades conferem uma proteccedilatildeo permanente prorrogando os periacuteodos entre intervenccedilotildees de manutenccedilatildeo reduzindo os dispendiosos ciclos de limpeza sem qualquer reduccedilatildeo na sua eficaacutecia graccedilas aos organossilanos funcionais que tornam as suas superfiacutecies antiaderentes garantindo ainda a proteccedilatildeo contra a erosatildeo das superfiacutecies metaacutelicas (Joseacute y Prado2005 281-288 Peters 2014 127-128)

A dissociaccedilatildeo e a desintegraccedilatildeo de compostos orgacircnicos eou inorgacircnicos depositados na sua superfiacutecie satildeo provocadas pelas capacidades fotocataliacuteticas das nanopartiacuteculas Dioacutexido de Titacircnio ndash TiO2 quando sujeito agrave radiaccedilatildeo ultravioleta [Figura 8] aplicado sob a forma de poliacutemero ou integrado na matriz do substrato Este fenoacutemeno natural reduz tambeacutem o acircngulo de contacto da aacutegua tornando a superfiacutecie hidrofiacutelica ou mesmo super-hidrofiacutelica aumento substancialmente as propriedades de autolimpeza dos revestimentos

Os revestimentos hidrofiacutelicos em que a aacutegua se espraia como um filme fino sobre a superfiacutecie em vez de ser repelida de imediato proporcionam uma manutenccedilatildeo extremamente baixa das superfiacutecies (Peters2014 126-132) As superfiacutecies autolimpantes veem assim permitir periacuteodos mais alargados dos ciclos de limpeza refletindo-se significativamente os custos de manutenccedilatildeo com a reduccedilatildeo da frequecircncia das intervenccedilotildees

As propriedades super-hidrofiacutelicas induzidas pelo nano TiO2 ndash sob a forma de poliacutemeros ou por impregnaccedilatildeo na matriz nas superfiacutecies dos revestimentos quando expostas agrave radiaccedilatildeo UV faz com que a aacutegua ndash da chuva ou de lavagem adquira a forma de um filme contiacutenuo inibindo a formaccedilatildeo de gotas facilitando assim a lavagem da toda a aacuterea abrangida

A ndash Autolimpeza do revestimento a sujidade que se fixa na superfiacutecie ao longo da noite - ou na ausecircncia de luz eacute fragmentada sob o efeito da fotoativaccedilatildeo do TiO2 e arrastada

UV

aacutegua

TiO2

poluentes TiO2

B A

Figura 8- Accedilatildeo autolimpante e descontaminante (Adaptado de wwwpicada-projectcom [consulta 14072018]

=

Figura 9- Comparaccedilatildeo do comportamento dos revestimentos Fotocataliacuteticos TiO2 em fachadas (Adaptado de Agrob Buchtal 2018)

A fotocataacutelise pode-se assim comparar a outro fenoacutemeno natural que acontece nas plantas ndash Fotossiacutentese conforme ilustrado na Figura 10 (Fujishima A Hashimoto K amp Watanabe T (1999) TiO2 photocatalysis Fundamentals and applications Tokyo Bkc) em que a clorofila - fotocatalisador muito poderoso existente nas plantas atua como um catalisador para produzir oxigeacutenio a partir de dioacutexido de carbono (CO2) e aacutegua (H2O) O fotocatalisador no processo de fotocataacutelise corresponde agrave clorofila no processo de fotossiacutentese (Ohama y Van 20117-26)

Figura 9- Comparaccedilatildeo entre a Fotossiacutentese das plantas e a atividade Fotocataliacutetica TiO2 A Produccedilatildeo de O2 a partir do CO2 e cloroplasto ndash fotossiacutentese em plantas B Produccedilatildeo de O2 e H2 a partir da hidroacutelise da aacutegua - fotocatalisador TiO2 C Produccedilatildeo de CO2 e H2O a partir da fotocataacutelise de mateacuteria orgacircnica - fotocatalisador TiO2 (Fonte Ohamay Gemert2011)

Materiais nanoestruturados com propriedades fotocataliacuteticas conferidas pela impregnaccedilatildeo de nanopartiacuteculas de TiO2 na matriz das argamassas ou na composiccedilatildeo de betatildeo quando usados nos revestimentos de paredes eou de pavimentos fomentam a decomposiccedilatildeo de fungos e bacteacuterias que se depositam na sua superfiacutecie

A sua capacidade de destruiccedilatildeo eacute de 1000 a 10000 vezes superior quando comparada aos efeitos da aplicaccedilatildeo de desinfetantes quiacutemicos (CHO et al in Torgal y Jaladi 2010 428-433)

Em fachadas e em pavimentos urbanos a accedilatildeo do TiO2 provoca a decomposiccedilatildeo fotocataliacutetica de poluentes


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convertendo dioacutexido de azoto (NO2) em nitritos (NO2-) e nitratos (NO3-) reduzindo os niacuteveis de poluiccedilatildeo da envolvente urbana em que se inserem Superfiacutecies antibacterianas com capacidades de inibir o crescimento microbial contribuem de uma forma ativa para um ambiente mais saudaacutevel

No acircmbito do projeto europeu PICADA ndash Photocatalytic Innovative Coverings Applications for Depollution Assessmente com o objetivo focado no estudo dos mecanismos reacionais fotocataliacuteticos foram avaliados os benefiacutecios da presenccedila de TiO2 em materiais de construccedilatildeo e revestimentos analisando as suas capacidades de autolimpeza e descontaminaccedilatildeo ambiental visando o desenvolvimento e otimizaccedilatildeo de formulaccedilatildeo de materiais contendo TiO2 estabelecendo um modelo comportamental real em ambiente urbano contribuindo ainda para a divulgaccedilatildeo deste tipo de tecnologia

O fabricante italiano Italcementi ndash no acircmbito do projeto PICADA tem vindo a desenvolver e a comercializar vaacuterios materiais de construccedilatildeo com propriedades fotocataliacuteticas destacando-se as argamassas cimentiacutecias constituiacutedas por cimento branco tipo Portland incorporando nanopartiacuteculas de titacircnio (dimensotildees ~21nm) com 05 13 e 6 ponderal de TiO2 num raacutecio anataseruacutetilo de 80 20 Os ensaios realizados aos materiais aplicados demonstraram a reduccedilatildeo da concentraccedilatildeo em oacutexidos de azoto - N2O da ordem de 60 ponderal numa rua no centro de Milatildeo repavimentada para a realizaccedilatildeo de testes com estes novos materiais

Segundo estudos realizados pela Italcementi estima-se uma reduccedilatildeo de 50 em N2O em ambiente urbano se nessa mesma cidade 15 dos revestimentos dos edifiacutecios fossem constituiacutedos com superfiacutecies com propriedades fotocataliacuteticas A igreja Dives in Misericordia - Roma projetada pelo arquiteto Richard Meier e concluiacuteda no ano de 2003 foi construiacuteda com betatildeo branco incorporando TiO2 na sua matriz produzido pela Italcementi (Gonccedilalves y Margarido (Eds) 2012761)Revestimentos antigraffiti para proteccedilatildeo de fachadas vecircm reduzir recursos puacuteblicos necessaacuterios para a sua remoccedilatildeo Materiais de ligaccedilatildeo como adesivos e selantes para a induacutestria da construccedilatildeo civil hidrofiacutelicos e faacuteceis de limpar quando aplicados em fachadas garantem ainda proteccedilatildeo contra a corrosatildeo metaacutelica das superfiacutecies

Os revestimentos autolimpantes permitem alargar o periacuteodo dos ciclos de limpeza diminuindo significativamente os custos de manutenccedilatildeo Materiais com auto cura e de longa duraccedilatildeo antibacterianos com enzimas funcionais purificadores de superfiacutecies revestimento aquecidos vidros de metal acuacutesticos fluidos expandidos e materiais de gradiente funcional fibras de poliacutemetros e tecircxteis oacuteticos materiais de direcionamento da luz revestimentos antirreflexo LED e OLED materiais luminescentes luz interativa ceacutelulas eletroquiacutemicas emissoras de luz ndash LEC paineacuteis fotovoltaicos orgacircnicos- OPV e aerogel acrescentam a longa lista de nanomateriais jaacute disponiacuteveis para aplicaccedilatildeo na arquitetura e construccedilatildeo (Sascha 2014 122 - 185)

Consideraccedilotildees finais

A integraccedilatildeo de nanopartiacuteculas de dioacutexido de titacircnio ndash TiO2 na constituiccedilatildeo de revestimentos sob a forma de poliacutemeros tintas ou integrados na proacutepria matriz do substrato vem conferir propriedades fotocataliacuteticas agraves superfiacutecies ndash resultante da aceleraccedilatildeo de uma reaccedilatildeo quiacutemica quando expostas agrave radiaccedilatildeo ultravioleta UV proveniente da luz natural em ambientes exteriores ou da luz artificial quando localizadas em espaccedilos interiores conferindo capacidades descontaminantes do ar capazes de reduzir e decompor contaminantes como os oacutexidos de azoto (NO e NO2 designados por NOx) transformando-os em resiacuteduos soacutelidos - nitritos e nitratos (NO2 e NO3) facilmente removidos pela accedilatildeo da aacutegua da chuva ou por aspersatildeo Sobre o efeito deste processo quiacutemico natural conhecido por fotocataacutelise aleacutem do poder de descontaminaccedilatildeo do ar contribuindo para mitigaccedilatildeo dos efeitos da poluiccedilatildeo ambiental as superfiacutecies adquirem ainda propriedades de entre outras autolimpeza bactericidas e de purificaccedilatildeo do ar

Apesar das capacidades de autolimpeza e poder de descontaminaccedilatildeo do ar que os materiais nanoestruturados com propriedades fotocataliacuteticas serem conhecidas desde os anos 60 do seacuteculo XX podemos observar que a sua aplicaccedilatildeo na construccedilatildeo civil em Portugal eacute residual Torna-se assim imperioso enfatizar os benefiacutecios que o uso de Nanomateriais com estas capacidades nos revestimentos de superfiacutecies dos edifiacutecios assim como nos pavimentos do espaccedilo urbano garantindo as superfiacutecies limpas por periacuteodos de tempo mais alargados diminuindo recursos energeacuteticos necessaacuterios nos trabalhos de manutenccedilatildeo num inequiacutevoco contributo para a melhoria da qualidade de vida nas cidades aumentando a sustentabilidade da intervenccedilatildeo

As notaacuteveis propriedades quiacutemicafiacutesicas dos materiais nanoestruturados permitem vaacuterias aplicaccedilotildees no edificado em geral e nas obras de reabilitaccedilatildeo em particular A introduccedilatildeo de nanotubos de carbono ndash NTC o material mais resistente e flexiacutevel criado pelo homem na composiccedilatildeo de argamassas e de betotildees proporciona aleacutem do aumento das capacidades de resistecircncia mecacircnica uma diminuiccedilatildeo da porosidade permitindo muacuteltiplas aplicaccedilotildees nomeadamente em obras de estabilizaccedilatildeo estrutural dos edifiacutecios

O estudo de uma soluccedilatildeo praacutetica de intervenccedilatildeo devidamente adequada agrave preexistecircncia numa associaccedilatildeo de materiais nanoestruturados jaacute disponiacuteveis no mercado com as teacutecnicas de construccedilatildeo ancestrais num contributo para a implementaccedilatildeo do uso de Nanomateriais com novas caracteriacutesticas e novas propriedades nas obras de reabilitaccedilatildeo do Patrimoacutenio Arquitetoacutenico que se querem pouco intrusivas e reversiacuteveis deveraacute garantir a autenticidade na salvaguarda do legado que nos foi confiado

A aplicaccedilatildeo e o manuseamento de nanomateriais deveraacute ser precedida de uma avaliaccedilatildeo cuidada das necessaacuterias medidas de seguranccedila a tomar identificando a substacircnciamistura e o fabricante para uma correta caraterizaccedilatildeo da


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exposiccedilatildeo perigo e risco controlando a exposiccedilatildeoproteccedilatildeo individual uma vez que estamos presenccedila de materiais muito recentes natildeo existindo grande conhecimento sobre os seus efeitos na sauacutede e no ambiente

Deveratildeo ser enfatizadas junto da Administraccedilatildeo Puacuteblica as caracteriacutesticas e propriedades dos Nanomateriais quando introduzidas nos revestimentos exteriores do patrimoacutenio arquitetoacutenico nomeadamente as de autolimpeza descontaminantes bactericidas e purificadoras do ar propriedades que lhe satildeo conferidas pelo fenoacutemeno natural da Fotocataacutelise recorrendo uacutenica e exclusivamente agrave energia proveniente da radiaccedilatildeo UV emitida pelo sol ndash gratuita e inesgotaacutevel e a importacircncia que representam no acircmbito da sustentabilidade nos seus trecircs pilares social econoacutemico e ambiental especialmente para as geraccedilotildees vindouras

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Carlos Manuel Franco arquiteto mestre doutorando em arquitetura na Universidade Lusoacutefona de Lisboa Investigador do LEAU ndash Laboratoacuterio Experimental de Arquitetura e Urbanismo desta Universidade e no acircmbito da sua Tese cujo tema eacute Nanomateriais na Reabilitaccedilatildeo do Patrimoacutenio Arquitetoacutenico vem desenvolvendo ao longo dos uacuteltimos anos um trabalho que tem como um dos objetivos a procura de novos materiais de tecnologia de vanguarda que possam vir a ser aplicados nas intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo de Patrimoacutenio

Carlos Manuel Franco cmfrancoptgmailcomUniversidade Lusoacutefona de Lisboa

Autores

Arquitetoacutenico numa perspetiva de maior sustentabilidade mais propriamente os materiais nanoestruturados - tecnologia jaacute considerada como uma nova revoluccedilatildeo industrial com repercussotildees na sociedade a curtomeacutedio prazo Neste contexto tem desenvolvido artigos vaacuterios sobre a temaacutetica como seja para a participaccedilatildeo no Encontro de Sustentabilidade em Projeto - ENSUS 2017 elaboraccedilatildeo integral de um capiacutetulo publicado no livro digital Gestatildeo de Projetos Sustentaacuteveis participaccedilatildeo no II Coloacutequio ldquoInvestigaccedilotildees em Conservaccedilatildeo do Patrimoacuteniordquo que decorreu em Setembro 2018 na Faculdade de Belas-Artes da Universidade de Lisboa Expositor de trabalho oral no Congresso Mineiro de Direito do Patrimoacutenio Cultural evento realizado nos dias 24 25 e 26 de outubro de 2018 na cidade de Ouro Preto MG BrasilPresentemente faz parte do Grupo de Trabalho Para Adaptaccedilatildeo agraves Alteraccedilotildees Climaacuteticas da CM Cascais onde integrado no Departamento de Planeamento Estrateacutegico compartilha soluccedilotildees e novos conceitos para o territoacuterio para a cidade e para os edifiacutecios visando a melhoria da qualidade de vida e fruiccedilatildeo do espaccedilo publico sobretudo para as geraccedilotildees vindouras

Artiacuteculo enviado el 10122018Artiacuteculo aceptado el 26062019


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A Melhoria da eficiecircncia dos recursos utilizados num contexto de disponibilidade real e limitada de recursos deveraacute assim assegurar a rentabilidade econoacutemica e reduccedilatildeo de impactos ambientais associada agrave preservaccedilatildeo dos recursos atraveacutes de estrateacutegias de circularidade com introduccedilatildeo de soluccedilotildees inovadoras apoiadas em novas tecnologias Seraacute contudo necessaacuterio fomentar o investimento em soluccedilotildees circulares preconizando o aumento eficiecircncia energeacutetica e hiacutedrica e a durabilidade dos materiais assim como promover uma maior utilizaccedilatildeo de energias renovaacuteveis de forma a desenvolver soluccedilotildees tecnoloacutegicas e natildeo tecnoloacutegicas que possam ser adotadas divulgadas e replicadas aumentando a produtividade dos recursos utilizados pelos agentes econoacutemicos envolvidos incluindo o utilizador final (disponiacutevel em httpswwwfundoambientalptavisosprograma-apoiar-a-transicao-para-uma-economia-circular-fase-iaspx)

A induacutestria da construccedilatildeo teraacute de implementar a incorporaccedilatildeo de resiacuteduos produzidos pela proacutepria induacutestria da construccedilatildeo civil e demoliccedilatildeo (RCampD) em particular visando a produccedilatildeo de materiais reciclaacuteveis com baixa energia incorporada O fabrico de betotildees com caracteriacutesticas pozolacircnicas com a introduccedilatildeo de escoacuterias de alto-forno siacutelica de fumo cinzas de resiacuteduos vegetais cinzas volantes eou de resiacuteduos soacutelidos urbanos resultantes das mais variadas atividades industriais em conjugaccedilatildeo com uma seleccedilatildeo de materiais a utilizar com uma anaacutelise cuidada do ciclo de vida (ACV) garantiratildeo uma maior economia e sustentabilidade do setor (Torgal 2010 20-24)

A natureza tornou-se a grande fonte de inspiraccedilatildeo para os investigadores perante a fascinante variedade de soluccedilotildees de design apresentado por materiais bioloacutegicos satisfazendo os requisitos estruturais e funcionais necessaacuterios aacute sua especificidade A verificaccedilatildeo de que a nano e microestrutura existente nos sistemas bioloacutegicos difere da estrutura dos materiais sinteacuteticos que apresenta alternativas de design para a fabricaccedilatildeo de materiais funcionais de estrutura bioloacutegica e ambientalmente sustentaacutevel vem possibilitar a replicaccedilatildeo dos princiacutepios de design subjacentes agrave resposta funcional das estruturas naturais

A compreensatildeo das condiccedilotildees e da teacutecnica de aplicaccedilatildeo das estruturas naturais - e natildeo apenas se limitar agrave coacutepia da composiccedilatildeo quiacutemica e da estrutura dos materiais bioloacutegicos estaraacute sem duacutevidas na geacutenese da concepccedilatildeo de materiais da proacutexima geraccedilatildeo

Projetos de estrutura do nano ao micro e agraves escalas macroscoacutepicas aproveitando os princiacutepios de design que foram conseguidos ao longo de centenas de milhotildees de anos de evoluccedilatildeo na natureza vecircm possibilitar a fabricaccedilatildeo de estruturas com novas e melhoradas funcionalidades para uma ampla gama de aplicaccedilotildees oferecendo-nos uma plataforma tecnoloacutegica poderosa para a fabricaccedilatildeo de materiais funcionais e elementos estruturais mais duraacuteveis e sustentaacuteveis (Hebel y Heisel 2017 158-166)

Introduccedilatildeo

O presente estudo visa sobretudo apresentar uma revisatildeo bibliograacutefica sobre a aplicaccedilatildeo da nanotecnologia com referecircncia a Nanomateriais disponiacuteveis para a construccedilatildeo nomeadamente para uso em intervenccedilotildees de reabilitaccedilatildeo proporcionando ao arquiteto ndash entre outros especialistas a oportunidade para a definiccedilatildeo de novas metodologias de atuaccedilatildeo pouco intrusivas garantindo a autenticidade do patrimoacutenio arquitetoacutenico com recurso a novos materiais com novas caracteriacutesticas e novas propriedades Revestimentos fotocataliacuteticos com caracteriacutesticas de autolimpeza e de descontaminaccedilatildeo ambiental de maior durabilidade proporcionam uma intervenccedilatildeo mais sustentaacutevel

O esgotamento dos recursos naturais exige a extraccedilatildeo de mateacuteria-prima a distacircncias cada vez maiores Desde a primeira revoluccedilatildeo industrial ndash haacute cerca de 250 anos que se assiste a um amento contiacutenuo da emissatildeo antropogeacutenica de CO2 resultando num acreacutescimo de 40 deste gaacutes comparativamente aos valores existentes na era preacute-industrial resultantes principalmente da queima de combustiacuteveis foacutesseis e a utilizaccedilatildeo desenfreada de fertilizantes e pesticidas na induacutestria agroalimentar com a consequente inquinaccedilatildeo por efeito do processo de eutrofizaccedilatildeo dos sistemas aquaacuteticos

O aumento da acidez das aacuteguas da chuva ndash pH lt5 constitui um dos maiores problemas ambientais da atualidade Este fenoacutemeno acontece principalmente devido ao aumento na concentraccedilatildeo de oacutexidos de enxofre ndash SO2 e SO3 e oacutexidos de azoto como o NO2 e NO3 ndash NOx que constituem um grupo designado por oacutexidos aacutecidos

Precipitaccedilotildees contendo substacircncias com pH lt5 provocam danos sobre patrimoacutenio histoacuterico principalmente quando revestidos a calcaacuterio ou em elementos de bronze Pode-se observar o escurecimento das fachadas de maacutermore do Taj Mahal ndash India declarado patrimoacutenio mundial pela Unesco provocado pela deposiccedilatildeo seca de gases toacutexicos (Santos et al 2018 53-59)

Persistir num modelo econoacutemico linear de ldquoextrair -consumir -descartarrdquo natildeo seraacute viaacutevel pelo que impotildee -se mudar a abordagem estrateacutegica (Fundo Ambiental Aviso nordm 6907201 DR nordm 1192017)

A Transiccedilatildeo para uma Economia Circular tem como principais objetivos a reduccedilatildeo de extraccedilatildeo de mateacuteria-prima de consumo de aacutegua produccedilatildeo de resiacuteduos e emissotildees GEE ndash gases efeito estufa e demais poluentes atmosfeacutericos A economia circular enquanto um modelo econoacutemico visa a distribuiccedilatildeo equilibrada dos recursos Modelo assente no desenvolvimento de estrateacutegias com recurso a novas metodologias e novos materiais ndash capaz de reduzir a dependecircncia da extraccedilatildeo de mateacuterias-primas preconiza a reutilizaccedilatildeo contiacutenua de materiais e recursos em ciclos devidamente energizados por fontes renovaacuteveis


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Fotocataacutelise










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Figura 7a Figura 7b







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Referecircncias










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Autores




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B A


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146













147

















Referecircncias










148














Autores




141











142












143





Fotocataacutelise










144








Figura 7a Figura 7b







145








UV

aacutegua

TiO2

poluentes TiO2

B A


=








146













147

















Referecircncias










148














Autores




142












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Fotocataacutelise










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Figura 7a Figura 7b







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UV

aacutegua

TiO2

poluentes TiO2

B A


=








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Referecircncias










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Autores




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Fotocataacutelise










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Figura 7a Figura 7b







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UV

aacutegua

TiO2

poluentes TiO2

B A


=








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Referecircncias










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Autores




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Figura 7a Figura 7b







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UV

aacutegua

TiO2

poluentes TiO2

B A


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Referecircncias










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Autores




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UV

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TiO2

poluentes TiO2

B A


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Referecircncias










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Autores




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Referecircncias










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Autores




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Autores



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Materiais nanoestruturados em intervenções de reabilitação