Como o concreto do Império Romano dura tanto? Uma latrina milenar pode explicar

Quem anda pela Itália de hoje pode ver prédios, estradas e aquedutos feitos de concreto e que já sobrevivem há cerca de 2 mil anos. Na verdade, é relativamente comum que os italianos esbarrem em ruínas que persistem em meio às construções contemporâneas, como uma villa romana que foi descoberta por alunos em uma escola pública de Roma.

O que diferencia o concreto romano do nosso concreto atual, que dura menos de um século? Por que tantos viadutos e prédios construídos há apenas algumas décadas já têm rachaduras e danos estruturais?

Há muito tempo, cientistas tentam desvendar os segredos da durabilidade do concreto romano. Por um tempo, a principal hipótese era relacionada a um processo químico: a reação pozolânica. Essa reação química ocorre entre materiais siliciosos finos (chamados de pozolanas), cal hidratada e água e forma uma argamassa. 

Nas construções romanas, as pozolanas eram cinzas vulcânicas, e a argamassa era misturada com brita e pedras e água salgada. A água do mar forma um mineral ainda mais especial: a tobermorita. É aí que estava o pulo do gato: em contato com a maresia, a tobermorita se restaura sozinha, preenchendo rachaduras e poros.

Isso tudo ainda faz sentido, mas um novo estudo sugere que pode ter mais por trás da durabilidade do concreto. Publicado na revista científica Science Advances, o estudo é resultado de uma viagem a Villa de Hadrian, a 17 quilômetros de Roma. Ao contrário do que o nome sugere, as villas romanas não eram pequenos bairros rurais. O nome se refere a casas de campo exuberantes, que podiam ser o centro de pequenos núcleos de agricultura. 

Na Villa de Hadrian, há uma latrina comunitária de 1.900 anos em seu estado original. “Ninguém restaura uma latrina”, diz Paulo Monteiro, coautor do estudo e engenheiro civil da Universidade da Califórnia, em Berkeley, em entrevista à Scientific American. “Portanto, o material permaneceu intacto por 19 séculos, realizando silenciosamente um experimento que ninguém vivo poderia começar.”

Os pesquisadores coletaram uma amostra de concreto debaixo de um assento sanitário. O fragmento foi examinado de várias formas: sob um microscópio de alta potência, através de uma tomografia com raios X e análises da composição química.

Como esperado, a amostra continha evidências de que o mix da reação pozolânica – cinzas vulcânicas, cal e água – haviam se combinado para formar o material. No entanto, um exame mais detalhado dos poros e fraturas do concreto revelou que a calcita, um mineral composto por cálcio, carbono e oxigênio, era o principal agente aglutinante.

A calcita é formada pela reação dos compostos de cálcio do concreto com o dióxido de carbono atmosférico. O mineral preenche pequenas fissuras e poros no concreto, permitindo que estruturas antigas se fortaleçam e se recuperem com o tempo.

“Embora a reação pozolânica seja de fundamental importância, nossas descobertas sugerem que a carbonatação ao longo de um longo período também aumenta a durabilidade do concreto e pode ajudar a selar fissuras à medida que ele envelhece”, afirma Monteiro em um comunicado.

Lembra da tobermorita, que mencionamos lá no início? Ela só se forma em contato com a água do mar. É importante notar que essas duas explicações não competem entre si: elas descrevem tipos diferentes de concreto romano. A tobermorita se forma em estruturas em contato com água do mar, como portos e quebra-mares. 

Já a calcita, protagonista do novo estudo, é o principal agente ligante em construções terrestres –como a latrina analisada, que fica a quilômetros do litoral. Ou seja, os romanos usavam receitas distintas conforme o uso da estrutura. 

A expectativa dos pesquisadores é que a compreensão da composição do concreto romano possa ajudar os especialistas contemporâneos a produzir um concreto com menor impacto ambiental. Hoje, o concreto é um dos materiais mais consumidos do mundo, e sua produção corresponde a cerca de 8% das emissões globais de dióxido de carbono. 

A ONU estima que metade dos edifícios que existirão em 2050 ainda não foram construídos – por isso, é urgente desenvolver métodos menos agressivos para o meio ambiente.

Vale um adendo: os próprios autores do estudo alertam que esse processo de carbonatação é extremamente lento — leva séculos — e que não se deve presumir que replicá-lo traria ganhos climáticos relevantes dentro do prazo de vida útil de uma construção moderna. A esperança é mais sobre entender os mecanismos de durabilidade do que sobre copiar diretamente a velocidade do processo romano. 

“Este estudo mostra como a exploração de técnicas de engenharia antigas pode levar a descobertas importantes”, afirma Monteiro no comunicado. “Esperamos que, ao desvendar os segredos romanos para aumentar a durabilidade do concreto, possamos um dia alcançar o desenvolvimento sustentável de infraestruturas modernas.”