Em países com climas frios, a remoção de neve e gelo das rodovias é um problema constante e extremamente caro. Nos Estados Unidos, são gastos anualmente mais de 2,3 mil milhões de dólares na limpeza de estradas no Inverno e isto não inclui as consequências de acidentes, muitas vezes com um fim trágico. Cientistas da Pensilvânia criaram uma superfície de estrada anticongelante que, usando o efeito de transição de fase, poderia aquecer de forma independente e libertar-se da neve e do gelo.
Fonte da imagem: Universidade Drexel
Pesquisadores da Universidade Drexel usaram parafina como aditivo ao concreto para concretar estradas. Este composto orgânico derivado do petróleo é capaz de gerar calor ao passar do estado líquido para o sólido. Assim, a parafina do concreto deve aquecer a superfície da estrada durante o processo de endurecimento, quando o ambiente esfria abaixo de uma determinada temperatura. Idealmente, quando a água atinge a temperatura de congelamento.
Perto do estacionamento da universidade, os cientistas despejaram três placas com lados de 76 × 76 cm cada: uma sem aditivos, a segunda com microcápsulas de parafina e a terceira com carga natural porosa (como brita), previamente embebida em parafina . As lajes foram monitoradas com videovigilância e sensores. O seu estado e o estado da cobertura de neve nas lajes foram monitorizados durante três anos, o que permitiu tirar conclusões de longo alcance.
Descobriu-se que o revestimento mais eficaz era com uma carga previamente embebida em parafina. A temperatura desse revestimento diminuiu gradativamente ao longo de 10 horas, mantendo uma temperatura positiva no material (de 5,6 °C a 12,8 °C) e evitando a formação de gelo e o acúmulo de uma camada de neve. O material então “recarregou” no dia seguinte durante o aumento da temperatura diurna e voltou a funcionar depois que a temperatura caiu à noite. Quando a temperatura cai por muito tempo tudo isso não funciona, mas na entressafra e no degelo funciona, o que é melhor que nada, quando o concreto congela e a água nas fissuras começa a inchar o revestimento.
O concreto com microgrânulos de parafina teve pior desempenho. Gerou calor duas vezes mais rápido – em cerca de cinco horas. Os cientistas explicaram isso pelo fato de que nos aditivos porosos a parafina passou mais lentamente da fase líquida para a fase sólida e transferiu calor para o revestimento por mais tempo. Assim, a transição para a fase sólida da parafina em aditivos porosos iniciou-se após resfriamento a 3,9°C, enquanto na forma de microgrânulos a transição de fase iniciou-se após resfriamento a 5,6°C. Mais tarde começou a funcionar – emitia calor por mais tempo. Esta regra irá melhorar a eficiência do autoaquecimento do concreto de forma simples.
«“Demonstrámos que o nosso betão autoaquecido pode derreter a neve por si só, utilizando apenas a energia térmica ambiente diurna – e fazê-lo sem a ajuda de sal, pás ou sistemas de aquecimento”, afirmam os autores do estudo. “Este concreto com autoaquecimento é adequado para regiões montanhosas e do norte dos Estados Unidos, como o nordeste da Pensilvânia e a Filadélfia, onde ocorrem ciclos adequados de aquecimento e resfriamento no inverno.”