Arroz, cerveja e urina misturados em estruturas antigas podem ajudar a explicar como elas ainda estão de pé após milênios.

Arroz, cerveja e urina preservam estruturas antigas há milênios.

• Muitas civilizações antigas construíram edifícios e estruturas que ainda estão de pé hoje.
• Cientistas estão examinando os materiais para determinar quais ingredientes os antigos construtores usavam.
• Tudo, desde arroz até urina, pode desempenhar um papel na ajuda desses edifícios a durar por milênios.

Na busca por construir melhor para o futuro, alguns estão procurando respostas no passado distante.

Antigos construtores ao redor do mundo criaram estruturas que ainda estão de pé hoje, milhares de anos depois – desde engenheiros romanos que despejavam barreiras de concreto espesso no mar, até pedreiros maias que criavam esculturas de gesso para seus deuses, até construtores chineses que erguiam muros contra invasores.

No entanto, muitas estruturas mais recentes já estão chegando ao fim de sua vida útil: o concreto que compõe grande parte do nosso mundo moderno tem uma vida útil de cerca de 50 a 100 anos.

Um número crescente de cientistas tem estudado materiais de eras antigas – retirando pedaços de construções, estudando textos históricos, misturando receitas similares – na esperança de descobrir como elas resistiram por milênios.

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Casca de árvore, cinza vulcânica, arroz, cerveja e até urina

Essa engenharia reversa revelou uma lista surpreendente de ingredientes que foram misturados em antigas construções – materiais como casca de árvore, cinza vulcânica, arroz, cerveja e até urina. Esses aditivos inesperados podem ser a chave para propriedades bastante impressionantes, como a capacidade de ficar mais forte com o tempo e “reparar” fissuras quando ocorrem.

Descobrir como copiar essas características pode ter impactos reais hoje: embora nosso concreto moderno tenha a resistência para sustentar arranha-céus enormes e infraestrutura pesada, ele não pode competir com a resistência desses materiais antigos.

E com as crescentes ameaças das mudanças climáticas, há um chamado cada vez maior para tornar a construção mais sustentável. Um relatório recente da ONU estima que o ambiente construído seja responsável por mais de um terço das emissões globais de CO2 – e a produção de cimento sozinha representa mais de 7% dessas emissões.

“Se você melhora as propriedades do material usando … receitas tradicionais do povo maia ou dos antigos chineses, você pode produzir material que pode ser usado na construção moderna de maneira muito mais sustentável”, disse Carlos Rodriguez-Navarro, pesquisador de patrimônio cultural na Universidade de Granada, na Espanha.

O concreto romano antigo é melhor que o de hoje?

Muitos pesquisadores buscaram inspiração nos romanos. A partir de cerca de 200 a.C., os arquitetos do Império Romano estavam construindo estruturas impressionantes de concreto que resistiram ao teste do tempo – da cúpula imponente do Panteão aos aquedutos robustos que ainda transportam água hoje.

Mesmo em portos, onde a água do mar tem batido nas estruturas há séculos, você encontrará concreto “basicamente do jeito que estava quando foi despejado há 2.000 anos”, disse John Oleson, arqueólogo da Universidade de Victoria, no Canadá.

A maioria do concreto moderno começa com cimento Portland, um pó feito aquecendo calcário e argila a temperaturas muito altas e moendo-os. Esse cimento é misturado com água para criar uma pasta quimicamente reativa. Em seguida, pedaços de material como rocha e cascalho são adicionados, e a pasta de cimento os une em uma massa de concreto.

De acordo com registros de antigos arquitetos como Vitrúvio, o processo romano era semelhante. Os antigos construtores misturavam materiais como calcário queimado e areia vulcânica com água e cascalho, criando reações químicas para unir tudo.

Agora, os cientistas acham que encontraram um motivo-chave pelo qual parte do concreto romano resistiu por milhares de anos: o material antigo tem um poder incomum de se reparar. Ainda não está claro exatamente como, mas os cientistas estão começando a encontrar pistas.

Em um estudo publicado no início deste ano, Admir Masic, engenheiro civil e ambiental do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, propôs que esse poder vem de pedaços de cal que estão espalhados por todo o material romano em vez de serem misturados uniformemente. Os pesquisadores costumavam pensar que esses pedaços eram um sinal de que os romanos não estavam misturando bem seus materiais.

Em vez disso, após analisar amostras de concreto de Privernum – uma cidade antiga fora de Roma – os cientistas descobriram que os pedaços poderiam alimentar as habilidades de “auto-reparação” do material. Quando as fissuras se formam, a água consegue penetrar no concreto, explicou Masic. Essa água ativa os bolsões restantes de cal, iniciando novas reações químicas que podem preencher as seções danificadas.

Marie Jackson, uma geóloga da Universidade de Utah, tem uma visão diferente. Sua pesquisa descobriu que a chave pode estar nos materiais vulcânicos específicos usados pelos romanos.

Os construtores reuniam rochas vulcânicas deixadas após erupções para misturar em seu concreto. Esse material naturalmente reativo muda ao longo do tempo à medida que interage com os elementos, disse Jackson, permitindo que ele selle as rachaduras que se desenvolvem.

A capacidade de se adaptar ao longo do tempo “é verdadeiramente o gênio do material”, disse Jackson. “O concreto foi tão bem projetado que se sustenta sozinho.”

Usando suco de árvore para criar esculturas tão fortes quanto conchas marinhas

Em Copán, um sítio maia em Honduras, esculturas e templos intricados de cal permanecem intactos mesmo depois de mais de 1.000 anos expostos a um ambiente quente e úmido. E de acordo com um estudo publicado no início deste ano, o segredo da longevidade dessas estruturas pode estar nas árvores que brotam entre elas.

Os pesquisadores aqui tinham uma ligação viva com os criadores das estruturas: eles se encontraram com pedreiros locais em Honduras que traçaram sua linhagem até os construtores maias, explicou Rodriguez-Navarro, que trabalhou no estudo.

Os pedreiros sugeriram usar extratos de árvores locais de chukum e jiote na mistura de cal. Quando os pesquisadores testaram a receita – coletando cascas, colocando os pedaços na água e adicionando o “suco” resultante da árvore ao material -, descobriram que o reboco resultante era especialmente resistente a danos físicos e químicos.

Quando os cientistas ampliaram a imagem, viram que fragmentos de material orgânico do suco da árvore foram incorporados à estrutura molecular do reboco. Dessa forma, o reboco maia foi capaz de imitar estruturas naturais resistentes, como conchas marinhas e espinhos de ouriço-do-mar – e emprestar um pouco de sua resistência, disse Rodriguez-Navarro.

Estudos descobriram todos os tipos de materiais naturais misturados em estruturas do passado: extratos de frutas, leite, coalhada de queijo, cerveja, até mesmo esterco e urina. A argamassa que une algumas das estruturas mais famosas da China – incluindo a Grande Muralha e a Cidade Proibida – inclui traços de amido de arroz pegajoso.

Sorte ou habilidade?

Alguns desses antigos construtores podem ter tido apenas sorte, disse Cecilia Pesce, cientista de materiais da Universidade de Sheffield, na Inglaterra. Eles colocavam praticamente qualquer coisa em suas misturas, desde que fosse barato e disponível – e aqueles que não funcionavam há muito tempo desmoronaram.

“Eles colocavam todo tipo de coisa na construção”, disse Pesce. “E agora, só temos os prédios que sobreviveram. Então é como um processo de seleção natural.”

Mas alguns materiais parecem mostrar mais intenção – como na Índia, onde os construtores criaram misturas de materiais locais para produzir diferentes propriedades, disse Thirumalini Selvaraj, engenheiro civil e professor do Instituto de Tecnologia Vellore, na Índia.

De acordo com a pesquisa de Selvaraj, em áreas úmidas da Índia, os construtores usavam ervas locais que ajudavam as estruturas a lidar com a umidade. Ao longo da costa, eles adicionavam jaggery, um açúcar não refinado, que pode ajudar a proteger contra danos causados pelo sal. E em áreas com maior risco de terremotos, eles usavam “tijolos flutuantes” superleves feitos com cascas de arroz.

“Eles conhecem a região, conhecem as condições do solo, conhecem o clima”, disse Selvaraj. “Então eles projetam um material de acordo com isso.”

Antigos romanos… arranha-céus?

Os construtores de hoje não podem simplesmente copiar as receitas antigas. Embora o concreto romano tenha durado muito tempo, ele não suportava cargas pesadas: “Você não poderia construir um arranha-céu moderno com concreto romano”, disse Oleson. “Ele desmoronaria quando chegasse ao terceiro andar.”

Em vez disso, os pesquisadores estão tentando incorporar algumas das especialidades do material antigo nas misturas modernas. Masic faz parte de uma startup que está tentando construir novos projetos usando concreto romano inspirado e “auto-reparador”. E Jackson está trabalhando com o Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos para projetar estruturas de concreto que possam resistir bem à água do mar – como as dos portos romanos – para ajudar a proteger as linhas costeiras do aumento do nível do mar.

Não precisamos fazer as coisas durarem tanto quanto os romanos para ter um impacto, disse Masic. Se adicionarmos 50 ou 100 anos à vida útil do concreto, “precisaremos de menos demolição, menos manutenção e menos material a longo prazo”.___ O Departamento de Saúde e Ciência da Associated Press recebe apoio do Grupo de Mídia Científica e Educacional do Howard Hughes Medical Institute. A AP é totalmente responsável por todo conteúdo.