O mundo está realmente ficando sem areia?
(practical.engineering)- A explicação de que o mundo está esgotando a própria areia é próxima de um exagero, e o problema da areia para construção está mais para uma questão de oferta envolvendo qualidade, localização, custo e regulamentação ambiental
- Para areia usada em concreto, o tamanho e a distribuição dos grãos são importantes, e mesmo em regiões com escassez de areia natural é possível produzir areia manufaturada britando rochas grandes e peneirando o material
- A noção comum de que a areia redonda do deserto não pode ser usada em concreto é uma simplificação; na prática, o desempenho depende muito não só do formato das partículas, mas também da trabalhabilidade e da relação água-cimento
- Em um experimento de garagem, com o mesmo traço, o concreto com areia manufaturada angular foi 3 vezes mais resistente, mas ao ajustar para a mesma trabalhabilidade, a mistura com areia arredondada usou 30% menos água e ficou cerca de 10% mais resistente
- O peso da extração de areia deve ser visto como um trade-off de engenharia e econômico que inclui custo de transporte, danos ambientais da mineração em rios, custo de conformidade regulatória e possibilidade de reciclagem
Um problema de materiais de construção mais complexo do que a tese da escassez de areia
- A areia é usada para vidro, semicondutores, fibra óptica, filtros, abrasivos, textura de superfícies, lazer, paisagismo e muitos outros fins; na construção, ela é especialmente um material central do concreto
- O concreto pode ser feito com materiais simples como água, cimento, brita e areia, sendo barato, durável e moldável em várias formas
- A areia para construção em geral é extraída de locais próximos
- O custo de transporte representa uma grande parcela do custo da areia
- A distância entre a origem e o local de uso afeta diretamente a viabilidade econômica
- A areia de rio muitas vezes é adequada para concreto, mas a extração em rios pode alterar as características do curso d’água e afetar tanto montante quanto jusante
- A areia é um recurso não renovável no sentido de que é consumida muito mais rápido do que é formada por processos geológicos, mas também existe a possibilidade de produzir areia para construção britando rochas maiores
Como a engenharia distingue a areia
- No triângulo textural de solos do USDA, materiais granulares com mais de 85% de areia são classificados como areia
- No Sistema Unificado de Classificação de Solos (USCS), o critério principal é o tamanho das partículas
- Mais da metade das partículas deve passar pela peneira Number 4, cerca de 5 mm
- Mais da metade das partículas não pode passar pela peneira Number 200, cerca de 75 micrômetros
- A areia limpa que normalmente vem à mente é próxima de clean sand pelos critérios do USCS, com menos de 12% das partículas passando pela peneira Number 200
- Isso mostra que areia não é um material único, mas inclui uma faixa bastante ampla de solos granulares
Areia manufaturada e o desempenho do concreto com areia arredondada
- A areia manufaturada pode ser produzida britando rochas grandes e depois peneirando para remover partículas grandes demais e pequenas demais
- Já existem pedreiras e instalações de britagem que produzem agregados graúdos como brita
- Em alguns casos, as partículas menores podem ser subproduto
- Há potencial de reduzir o impacto ambiental com extração em áreas do interior, fora dos rios
- O formato das partículas influencia a resistência do concreto
- Areia desgastada em tambor tem partículas redondas e lisas
- Areia britada tem partículas afiadas e angulares
- Ao empilhar a mesma quantidade, a areia arredondada se espalha mais por ter menor atrito
- Em misturas experimentais feitas com o mesmo peso de materiais, o concreto com areia manufaturada angular foi mais resistente
- O concreto com areia arredondada rompeu em cerca de 2.500 unidades Practical Engineering
- O concreto com areia manufaturada rompeu em cerca de 7.500 unidades
- Foi um experimento de garagem, com apenas 1 corpo de prova, e a célula de carga não estava calibrada
- Pesquisas anteriores também mostram que, mantendo as demais condições iguais, quanto mais angular o agregado miúdo, maior tende a ser a resistência do concreto
O mito da areia do deserto e a relação água-cimento
- O concreto não é avaliado apenas pela resistência; antes de endurecer, também importa a trabalhabilidade para lançar em formas e adensar
- A trabalhabilidade costuma ser medida pelo slump test
- O concreto é colocado em um cone e depois o cone é levantado
- A fluidez é observada pelo quanto o concreto se abate
- Adicionar mais água melhora o escoamento do concreto, mas reduz sua resistência
- O cimento não endurece como um adesivo em que a água apenas evapora; ele cura incorporando água na reação química
- O cimento pode reagir com água equivalente a cerca de 35% do seu próprio peso
- Água acima disso ocupa volume que poderia ser preenchido por material mais resistente
- Ao refazer o traço com base na mesma trabalhabilidade, o resultado mudou
- A mistura com areia manufaturada precisou de 100 ml de água para atingir a trabalhabilidade desejada
- A mistura com areia arredondada precisou de apenas 70 ml, usando 30% menos água
- No ensaio de ruptura após 1 semana, o corpo de prova com areia arredondada rompeu em 4.800 unidades, e o com areia manufaturada em 4.300 unidades
- Dizer que areia arredondada é inadequada para concreto é uma simplificação excessiva
- Segundo um bulletin do American Concrete Institute, o efeito da forma e da textura do agregado miúdo sobre a resistência do concreto endurecido está ligado quase inteiramente à relação água-cimento resultante
- O texto da ONU citado no livro de Vince Beiser se baseava em um artigo de 2006 sobre areia do deserto na China, mas esse artigo não mediu o grau de arredondamento dos grãos nem interpretou os resultados por essa característica
- A conclusão do artigo incluía que a areia do deserto era uma alternativa viável a outros agregados miúdos para concreto
- O ponto central desse estudo estava mais próximo da distribuição granulométrica do que do formato das partículas
As restrições reais são custo, impacto ambiental e forma de suprimento dos materiais
- Agregados miúdos são encontrados no mundo todo e também podem ser produzidos diretamente, mas na construção real a principal restrição é o custo
- A areia manufaturada pode ser mais cara do que extrair materiais naturais já prontos para entrar no traço
- Pode ser necessário usar materiais adicionais, como aditivos químicos, para garantir trabalhabilidade
- Transportar areia de boa qualidade de locais distantes também eleva o custo
- Também cresce o custo de extrair material cumprindo regulações ambientais cada vez mais rígidas no mundo todo
- Em vez de dizer que “os agregados miúdos estão ficando escassos na Terra”, é mais preciso dizer que “a areia está ficando muito mais cara do que antes”
- O baixo preço e a abundância da areia são uma das razões para o uso intenso do concreto, e se a economia da areia mudar, a engenharia e a indústria da construção também podem mudar junto
- Há exemplos em outros materiais de como mudanças na forma de suprimento alteraram demanda e uso
- 99% dos diamantes industriais são sintéticos
- Mais de um terço do uso mundial de madeira vem de florestas plantadas para corte
- Madeiras engenheiradas, como compensado, OSB e compósitos estruturais, podem usar a matéria-prima com mais eficiência
- O concreto também pode ser triturado e reciclado como agregado para novo concreto ou outros materiais de construção
- Isso pode reduzir a demanda por fontes naturais
- A demanda por areia e brita na construção continua crescendo, mas o problema não é tanto que o mundo vá esgotar o material em si, e sim que estamos passando a reconhecer e incorporar mais os custos de obtenção e os custos ambientais e futuros
1 comentários
Comentários do Hacker News
Uma coisa que me surpreendeu quando comecei no ramo de rebocadores foi descobrir que um país pode ser exportador e importador de areia
Certos tipos de areia vão dos EUA para as Bahamas para uso em concreto, enquanto outros tipos vão das Bahamas para os EUA para uso em aquários
Areia especial também é usada para fazer quadras de vôlei dentro das especificações
Quando substituímos a caixa de areia do salto em distância da liga regional de atletismo, descobri que tínhamos de usar areia de leito de rio, e não areia britada de fábrica
Isso porque o desgaste contínuo da água remove as bordas afiadas e causa menos escoriações
Areia não é simplesmente areia
A Alemanha, por exemplo, também importa e exporta muitos carros
Diziam que eram necessárias várias propriedades físicas que não existiam no solo local
Parece bastante comum que, quando fontes citáveis como o livro de Beiser e textos da ONU cometem um erro, esse erro se espalhe como se fosse senso comum, mesmo estando errado
Há muitos ótimos posts de blog em que o autor se aprofunda e encontra erros em várias camadas, mas como não são fontes “citáveis” do ponto de vista da academia ou da Wikipedia, a alegação incorreta continua se espalhando
Resolver a questão de “o que deve ser considerado uma fonte citável” é complicado, mas até lá precisamos de uma forma de transformar, com facilidade e regularidade, descobertas e correções bem pesquisadas de fontes não acadêmicas em formatos citáveis
Especialmente em questões sociais, há muitos casos em que fontes “inadequadas” são aceitas por favorecerem um determinado ponto de vista
Em STEM a situação costuma ser razoável, mas verbetes sobre a vida das pessoas carecem de tipos importantes de fonte e há muito viés em artigos biográficos, então é preciso cautela
É quando um fato inicialmente citado de forma errada continua sendo repetido porque funciona bem como frase de efeito, mesmo depois de ter sido refutado várias vezes
Grady é quase um herói no campo da cobertura de engenharia e dos documentários
Com Practical Engineering, aprendi muito sobre como o mundo funciona em outras áreas da engenharia, e ele frequentemente cobre áreas negligenciadas em que a reposição de talentos não acompanha a velocidade com que as pessoas saem
É animador pensar que adolescentes podem assistir aos vídeos dele e querer seguir para a área de infraestrutura, e eu valorizo especialmente a perspectiva calma e racional, tão rara no conteúdo em vídeo atual
Não dá para chamá-lo exatamente de jornalista tradicional, mas se o futuro do jornalismo for assim, eu aprovo
Pessoas com conhecimento especializado explicando sua própria área de forma simples e clara
Fico curioso se algum dia vamos realmente sentir o impacto dessa realocação de talentos e se engenharia civil vai acabar se tornando uma profissão mais bem paga
Ironicamente, acabamos de nos deparar com um desastre de “areia” totalmente diferente: https://mastodon.social/@mimsical/113232531800424706
A ideia é que os cadinhos usados para fazer os lingotes de silício que viram microchips são feitos de areia de quartzo de ultra-alta pureza, e 70% do fornecimento mundial vem de um único lugar em North Carolina, Spruce Pine
https://news.ycombinator.com/item?id=41701862
Fico curioso se essa mina é usada hoje só porque é a mais barata e, se desaparecer, todos poderão migrar para fornecedores alternativos, ou se, caso ela suma, estaremos diante de uma situação em que não existe nenhuma alternativa
Infelizmente, os enormes danos no oeste de North Carolina criaram a oportunidade de testar essa hipótese
A hipótese é que, mesmo se Spruce Pine parar, o impacto total sobre a indústria global de semicondutores será relativamente pouco perceptível
Vídeo realmente interessante
Foi a primeira vez que vi alguém questionar de frente a ideia — que parece totalmente inventada à primeira vista — de que areia do deserto é inadequada para construção
Acho que eu já tinha aceitado essa ideia na minha cabeça sem verificá-la o suficiente
Na Alemanha, às vezes chega-se até a pagar para dar destino ao excedente de eletricidade quando há muito sol e muito vento
Dá vontade de pensar: e se usassem essa eletricidade barata para operar britadores de rocha e produzir mais areia?
É um método usado por quem normalmente queima combustível para obter calor: pré-aquece o ar para reduzir o combustível necessário, ou até zerá-lo
Tijolos refratários aguentam cerca de 1000°C, e um spin-off do MIT usa tijolos especiais de óxido de cromo dopados com níquel para operar até 1800°C, perto da temperatura de uma chama de gás natural com ar
Esses tijolos conduzem eletricidade, então também podem funcionar como elementos de aquecimento por si próprios
https://www.fastcompany.com/91129126/these-bricks-conduct-el...
https://electrifiedthermal.com/
https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/130800
Dependendo da amplitude da variação de preços, uma bateria pode ser um investimento muito melhor
Há custo de mão de obra, desgaste das máquinas e também o custo de oportunidade de usar esse dinheiro em outra coisa
Construir um britador desses e, por enquanto, operá-lo só em uma pequena fração x% do tempo pode não ser um bom investimento
O livro mencionado é The World in a Grain: The Story of Sand and How It Transformed Civilization, de Vince Beiser
É uma história sobre a areia como recurso natural cada vez mais importante e mais escasso, e sobre as pessoas que a extraem, vendem e usam na construção — e às vezes até matam por causa dela
Também trata dos graves custos humanos e ambientais gerados pela dependência da areia, e percorre lugares dos EUA até áreas remotas da Índia, China e Dubai para explicar por que a areia é tão importante para a vida moderna
https://www.goodreads.com/book/show/36950075-the-world-in-a-...
https://www.goodreads.com/book/show/112974899-material-world
A ideia é que materiais básicos como areia, sal, ferro, cobre, petróleo e lítio construíram impérios, derrubaram civilizações e alimentaram a criatividade e a ganância humanas ao longo de milhares de anos
O mundo moderno não poderia existir sem eles, e a disputa para controlá-los acabará moldando o futuro
A afirmação de que “o concreto supera de longe a maioria dos outros materiais” parece correta
Segundo a Wikipedia, o concreto é a segunda substância mais usada no mundo, atrás apenas da água
Percebi que o concreto é tão comum que eu nunca tinha realmente parado para pensar nele, então fui ver o artigo da Wikipedia, e é impressionante que isso seja possível
Também seria preciso ver se isso é por massa ou por volume
Se este texto te interessou, Material World: A Substantial Story of Our Past and Future é leitura mais do que recomendada
Foi um dos livros mais reveladores que li nos últimos anos
Quando fui passar férias no Vietnam alguns anos atrás, a dragagem de areia no rio Mekong claramente parecia um grande negócio
Dava para ver barcos carregados de areia descendo o rio, e embora eu tenha ouvido dizer que aquilo era originalmente protegido, parecia que ninguém estava impedindo
O Vietnam me pareceu ter bastante corrupção, e também ouvi dizer que, por causa da erosão causada pela dragagem, casas estão desabando dentro do rio