Como o MIT revelou o segredo do concreto romano de 2.000 anos

Os antigos romanos dominaram a arte de construir e de projetar obras de engenharia - e poucas coisas simbolizam isso tão bem quanto os aquedutos. Muitos desses feitos, alguns ainda operacionais, dependem de um material de construção incomum: o concreto pozolânico, uma mistura excepcionalmente resistente que ajudou a dar às estruturas romanas a reputação de força e longevidade.

Um exemplo emblemático segue de pé até hoje: o Pantheon, em Roma. Quase 2.000 anos depois, ele continua intacto e mantém o recorde de maior cúpula do mundo feita de concreto sem armadura.

Concreto pozolânico romano e seus ingredientes clássicos

Durante muito tempo, as qualidades extraordinárias desse concreto foram explicadas principalmente pelos componentes. A base é a pozolana - cinza vulcânica cujo nome vem da cidade italiana de Pozzuoli, onde existe um depósito importante - combinada com cal. Em contato com água, esses materiais reagem e formam um concreto resistente e duradouro.

Só que, ao que tudo indica, essa explicação não capturava o quadro completo. Em 2023, uma equipa internacional liderada por cientistas do Massachusetts Institute of Technology (MIT) mostrou que, além de os materiais no concreto romano não serem exatamente como se imaginava, o modo de prepará-los também tinha particularidades.

E, desde esses resultados de 2023, novas análises - focadas nos insumos e na energia exigida pela receita antiga - indicaram caminhos para aperfeiçoar o cimento moderno.

Assista ao vídeo abaixo para um resumo da investigação liderada pelo MIT:

O que o MIT descobriu em 2023 sobre a “mistura a quente”

As pistas decisivas estavam em pequenos fragmentos brancos de cal, visíveis dentro de um concreto que, fora isso, parecia bem homogéneo. Por muito tempo, a presença desses fragmentos foi atribuída a mistura malfeita ou a impurezas.

Para o cientista de materiais Admir Masic, do MIT, essa interpretação não era convincente.

"Se os romanos se empenharam tanto para criar um material de construção extraordinário, seguindo receitas detalhadas que foram otimizadas ao longo de muitos séculos, por que colocariam tão pouco esforço em garantir a produção de um produto final bem misturado?" afirmou Masic em janeiro de 2023.

"Tem que haver mais nessa história."

Masic e a equipa - liderada pela engenheira civil do MIT Linda Seymour - analisaram cuidadosamente amostras de concreto romano com cerca de 2.000 anos, provenientes do sítio arqueológico de Privernum, na Itália.

Essas amostras passaram por microscopia eletrónica de varredura em grande área, espectroscopia de raios X por dispersão de energia, difração de raios X em pó e imageamento Raman confocal, com o objetivo de entender melhor a origem e o papel desses fragmentos de cal.

Uma das dúvidas centrais era: que tipo de cal havia sido usado? O entendimento tradicional do concreto pozolânico pressupõe o uso de cal hidratada. Em linhas gerais, primeiro o calcário é aquecido a temperaturas elevadas para gerar um pó cáustico altamente reativo, a cal virgem (óxido de cálcio).

Quando a cal virgem é misturada com água, forma-se a cal hidratada (hidróxido de cálcio), uma pasta um pouco menos reativa e menos cáustica. Pela teoria clássica, seria essa cal hidratada que os romanos combinavam com a pozolana.

A análise da equipa, porém, indicou que os fragmentos de cal encontrados não combinam com esse procedimento. Em vez disso, o concreto romano provavelmente era produzido ao misturar cal virgem diretamente com pozolana e água, sob temperaturas extremamente altas - um método que os pesquisadores chamaram de “mistura a quente”, e que explicaria a formação dos fragmentos.

"Os benefícios da mistura a quente são dois", disse Masic.

"Primeiro, quando o concreto como um todo é aquecido a altas temperaturas, isso permite químicas que não são possíveis se você usar apenas cal hidratada, produzindo compostos associados a altas temperaturas que, de outra forma, não se formariam. Segundo, essa temperatura mais alta reduz significativamente os tempos de cura e de pega, já que todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida."

Como os fragmentos de cal dão ao concreto capacidade de autorregeneração

Esse processo ainda traria uma vantagem adicional: os fragmentos de cal parecem conferir ao material uma capacidade notável de autorregeneração.

Quando surgem fissuras, elas tendem a se propagar preferencialmente em direção a esses fragmentos, que têm maior área de superfície do que outras partículas na matriz do concreto. Se água penetra na fissura, reage com a cal e forma uma solução rica em cálcio; depois, ao secar, essa solução endurece como carbonato de cálcio, “colando” a abertura, impedindo que a fissura avance.

Esse efeito já foi observado em concreto de outro local com cerca de 2.000 anos, a Tumba de Cecília Metela, onde rachaduras foram preenchidas com calcita. O mesmo mecanismo também pode ajudar a explicar por que o concreto romano de paredões marítimos construídos há 2.000 anos permaneceu inteiro por milénios, apesar do impacto constante do mar.

Para testar a hipótese, a equipa realizou ensaios de fissuração em concreto pozolânico - produzido tanto com receitas antigas quanto modernas usando cal virgem - e comparou com uma amostra de concreto de controlo, sem cal virgem. O resultado foi claro: o concreto com cal virgem, após trincar, se recuperou em duas semanas, enquanto o concreto de controlo continuou rachado.

Os pesquisadores estão a trabalhar para comercializar esse tipo de concreto como uma alternativa mais ambientalmente amigável às misturas usadas hoje.

"É empolgante pensar em como essas formulações de concreto mais duráveis poderiam expandir não apenas a vida útil desses materiais, mas também como poderiam melhorar a durabilidade de formulações de concreto impressas em 3D", afirmou Masic.

Estudo de 2025: insumos e energia versus cimento Portland

Mais recentemente, em um estudo de 2025, engenheiros compararam as necessidades de matéria-prima e de energia do concreto no estilo romano com as do cimento Portland moderno. Eles concluíram que, embora as misturas ao estilo romano exijam mais água e maior energia inicial, a vida útil mais longa pode torná-las mais sustentáveis ao longo do tempo.

A pesquisa foi publicada na Science Advances.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2023.