Pesquisadores da Universidade do Sudeste da China conduziram estudos na Universidade de Purdue (EUA) para desenvolver um novo tipo de cimento com propriedades fotônicas avançadas. Este material inovador é capaz de reduzir significativamente a temperatura superficial e, consequentemente, o consumo energético de edificações.

O chamado “supercool cement” (ou, em tradução livre, cimento “supergelado”) reflete até 96,2% da radiação solar incidente e apresenta emissividade infravermelha de 96%, atingindo temperaturas até 5,4 °C abaixo da do ar ambiente sem qualquer fonte de energia ativa.

O estudo, publicado na revista Science Advances (2025), propõe uma solução que une desempenho térmico, viabilidade estrutural e menor impacto ambiental — fatores críticos no contexto da descarbonização do setor da construção civil.

Mecanismo fotônico de resfriamento

O desempenho térmico do material é resultado de uma estrutura fotônica heterogênea, formada pela autoformação de cristais de etringita durante o processo de hidratação do cimento. “Esses cristais se distribuem em uma matriz de aluminossilicatos de cálcio, criando uma topologia óptica capaz de espalhar fortemente a luz solar (especialmente nas faixas de 0,3 a 2,5 µm) e emitir radiação térmica na janela atmosférica (8–13 µm), promovendo o chamado resfriamento radiativo passivo”, informam os pesquisadores no estudo, que foi liderado pelo professor Wei She.

Ao contrário de revestimentos com pigmentos ou aditivos refletivos, o cimento supergelado não depende de camadas superficiais: suas propriedades ópticas estão integradas à microestrutura. “Essa característica garante durabilidade superior e manutenção da refletância mesmo após longos períodos de exposição solar e abrasão”, aponta o estudo.

Resultados experimentais

Nos testes conduzidos em ambiente externo, sob irradiância solar de 850 W/m², as amostras apresentaram:

• Refletância solar média (ρs): 96,2%
• Emissividade térmica (ε): 96%
• Variação de temperatura (ΔT) entre a superfície e o ar ambiente: -5,4 °C
• ΔT em relação ao cimento Portland comum: -26 °C

Após 1.080 horas de envelhecimento acelerado por radiação UV e 50 ciclos de congelamento-descongelamento, o material manteve sua refletância acima de 95% e não apresentou microfissuração nem perda de resistência mecânica.

Além disso, a superfície côncava obtida naturalmente durante o processo de moldagem contribui para o aumento da refletância difusa e reduz a acumulação de partículas sólidas, conferindo características anfifóbicas (capacidade de repelir simultaneamente água e óleo) e propriedade autolimpante.

Formulação e processo de fabricação

De acordo com o estudo publicado na revista Science Advances, o cimento supergelado é obtido por um processo de calcinação otimizado, tornando sua fabricação aproximadamente 25% menos intensiva em carbono em comparação ao cimento Portland convencional. “A composição utiliza clínqueres de baixo teor de cálcio, com substituição parcial por compostos ricos em alumínio, silício e enxofre”, explicam os pesquisadores

Durante a cura, ocorre a nucleação espontânea de etringita em escala nanométrica, cuja distribuição espacial determina o comportamento óptico. Os pesquisadores destacam que o processo é compatível com as linhas industriais existentes, podendo ser adaptado para produção de pré-fabricados, painéis e revestimentos estruturais.

Análise de ciclo de vida (LCA)

Modelagens de Análise de Ciclo de Vida orientadas por aprendizado de máquina indicam que o uso do cimento supergelado pode gerar redução de até 2.867 kg CO₂ por tonelada de material ao longo de 70 anos, considerando tanto a menor intensidade de carbono do processo produtivo quanto a economia de energia em climatização.

“Em cenários urbanos de alta insolação, como Niamey (Níger) e Chongqing (China), o balanço energético e de emissões se torna negativo, ou seja, o material compensa mais carbono do que emite durante todo o ciclo de vida da edificação”, aponta o estudo.

Potencial de aplicação

O estudo sugere que o cimento pode ser utilizado tanto em estruturas aparentes quanto em revestimentos externos e coberturas, sem necessidade de manutenção específica. Além da coloração branca original, os pesquisadores desenvolveram pigmentações seletivas (amarela, verde e vermelha) com refletância acima de 90%, permitindo aplicações arquitetônicas diversas sem comprometer o desempenho térmico.

Fonte
Estudo “Scalable metasurface-enhanced supercool cement”, da revista Science Advances, liderado pelo professor Wei She.

Contato:
weishe@seu.edu.cn 

Jornalista responsável:
Marina Pastore – DRT 48378/SP
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