Materiais inteligentes: rumo a uma construção mais conectada e eficiente

No panorama atual da construção, os materiais inteligentes estão a ganhar cada vez mais relevância. Também conhecidos como «materiais de construção inteligentes», são mais do que uma tendência construtiva. Estes materiais são capazes de responder de forma dinâmica a fatores ambientais como a temperatura, a humidade ou o stress mecânico.

Graças à sua capacidade de adaptação, permitem melhorar a eficiência energética, conservar recursos e aumentar a durabilidade das infraestruturas. No contexto global, a construção moderna exige edifícios cada vez mais sustentáveis. Aqui, a escassez de materiais tradicionais e os processos de construção convencionais parecem estar a ficar para trás. É neste momento que os materiais inteligentes ganham cada vez mais relevância. Estas inovações posicionam-se como uma solução chave para o futuro da construção.

De acordo com as previsões, o mercado global de edifícios inteligentes crescerá exponencialmente na próxima década. O mercado mundial passará de cerca de 100 mil milhões de euros em 2025 para mais de 260 mil milhões em 2034. Além disso, este tipo de construção terá uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) próxima dos 11%. Uma taxa incrivelmente alta em comparação com o resto dos projetos individualmente.

Eficiência energética e proteção climática

Os materiais de mudança de fase (Phase-Change Materials, PCM) armazenam calor quando a temperatura sobe e libertam-no quando arrefece. Desta forma, regulam passivamente a temperatura interior dos edifícios. O que, gradualmente, melhora significativamente a eficiência energética do edifício como um todo.

Por sua vez, as janelas termocromáticas ajustam automaticamente a sua transmissão de luz de acordo com a temperatura exterior. Gradualmente, o consumo de ar condicionado é reduzido significativamente. Este tipo de janelas, aplicadas em grandes superfícies, melhoram a troca térmica interior-exterior.

Além disso, os materiais piezoelétricos geram eletricidade quando submetidos a vibrações ou pressões. Por exemplo, as vibrações provocadas por passos ou veículos em movimento. Além de produzir energia, esses materiais podem atuar como sensores integrados. Para que servem? Entre outras coisas, para monitorizar em tempo real o estado estrutural de um edifício ou de uma infraestrutura maior.

Materiais autorreparáveis para maior durabilidade

Investigadores da Universidade Técnica de Delft (TU Delft) estão a desenvolver um tipo de betão com cápsulas de bactérias. Estes microrganismos são capazes de selar automaticamente pequenas fissuras na estrutura. Através de um processo de mineralização biológica, as bactérias permitem que o betão seja «auto-reparável». Esta tecnologia permite prevenir danos maiores desde as fases iniciais. E, sem dúvida, prolonga consideravelmente a vida útil das estruturas.

Ligações com memória de forma

Atualmente, estão a ser implementadas ligações com memória de forma, ou seja, com níveis muito elevados de resiliência. Esta inovação baseia-se em ligas de níquel-titânio com capacidade de recuperar a sua forma original quando aquecidas entre 40 e 60 °C. Este tipo de «metais inteligentes» pode revolucionar a manutenção de fachadas. Estima-se que permitirão que certos elementos voltem à sua configuração inicial. Tudo isto com uma precisão de até 98%.

A sustentabilidade integral e residual das estruturas deixou de ser um diferencial na construção civil, hoje é uma necessidade. Especialmente porque os mercados demonstraram interesse por esse tipo de edificação. Embora ainda haja um longo caminho a percorrer, existem algumas tecnologias implementadas em novos projetos, tais como:

- Concreto translúcido: reduz a necessidade de iluminação artificial, favorecendo um menor consumo de energia elétrica.
- Materiais à base de micélio (uma estrutura dos fungos): oferecem uma alternativa compostável ao poliestireno, proporcionando soluções biodegradáveis ao setor.
- Betão de carbono reciclado: substitui o aço por fibras de carbono resistentes à corrosão. O que permite reduzir até 50% as emissões de CO2 em comparação com o betão convencional.

Vejamos algumas outras inovações que deixaram de estar na prancheta para passar para os projetos atuais.

Betão com pegada de carbono negativa

O betão carbono-negativo representa um passo decisivo para uma construção mais ecológica. Este material consegue capturar mais CO2 do que emite durante a sua produção. Faz isso graças a componentes como o biochar ou processos que integram a captura de carbono. O seu uso está a marcar o início de uma nova era na construção sustentável.

Falar de oportunidades sem pensar nas ameaças e desafios seria fazer uma análise incompleta. Portanto, vamos dar uma breve olhada nas principais barreiras que devem ser superadas para aplicar os materiais inteligentes de forma plena.

Custos elevados e escalabilidade

O elevado custo de produção de certos materiais avançados impede a sua expansão. Materiais como o vidro eletrocrômico ou a cerâmica transparente de oxinitreto de alumínio têm um custo de produção muito elevado. As pequenas escalas de fabricação atuais dificultam a redução dos preços e limitam a sua adoção em massa. É claro que, como geralmente acontece com a tecnologia incipiente, à medida que a procura aumenta, a produção também aumenta. Eventualmente, isso chegará a uma estabilização na curva de custos até atingir economias de escala. Ou seja, uma redução escalável do custo de cada nova peça produzida.

Integração em processos de construção existentes

Para muitas empresas atualmente em operação, as mudanças nos modelos de fornecimento costumam apresentar algumas reticências. Acima de tudo, no que diz respeito à integração total com os processos aplicados atualmente. Estas são algumas dessas dificuldades:

- Complexidade no planeamento: os softwares BIM devem ser capazes de modelar propriedades específicas, como a condutividade térmica ou os mecanismos de autorreparação, o que exige uma formação especializada.
- Interoperabilidade limitada: muitos sensores integrados em materiais inteligentes utilizam protocolos fechados que dificultam a sua compatibilidade com os sistemas de gestão de edifícios.

Desempenho a longo prazo e reciclagem

Ainda não há informações suficientes sobre o comportamento a longo prazo dos materiais inteligentes. Particularmente, diante de fatores como radiação UV ou temperaturas extremas. Além disso, materiais compostos complexos, como concreto com sensores, apresentam grandes desafios em termos de reciclagem e gestão de resíduos no final de sua vida útil. Sem dúvida, são desafios a serem enfrentados para alcançar a viabilidade total na adoção em diferentes projetos.

Escassez de pessoal qualificado

A implantação dessas tecnologias requer conhecimentos avançados em ciência dos materiais. Além disso, requer técnicos capacitados em análise de dados e informática aplicada à construção civil. No entanto, esses perfis já são escassos no mercado de trabalho atual, o que representa uma barreira adicional. A falta de especialistas adaptados às utilizações, vantagens e desvantagens dos materiais inteligentes pode ser uma dor de cabeça num futuro próximo. A menos que se inicie um plano integral de formação de forma urgente e imediata.