Como o MIT explicou o segredo do betão pozolânico romano com quase 2.000 anos

Os antigos Romanos eram exímios na construção e na engenharia, algo que se vê de forma particularmente clara nos aquedutos. Muitas dessas obras, ainda hoje operacionais, assentam num material de construção singular: o betão pozolânico, uma mistura extraordinariamente durável que deu às estruturas romanas uma resistência notável.

Ainda nos nossos dias, uma das suas criações mais impressionantes - o Panteão, em Roma, preservado e com quase 2.000 anos - mantém o recorde de maior cúpula do mundo em betão não armado.

Betão pozolânico: pozolana, cal e durabilidade

Durante muito tempo, as propriedades invulgares deste betão foram explicadas sobretudo pelos seus ingredientes. A base seria a pozolana - um conjunto de cinzas vulcânicas cujo nome vem da cidade italiana de Pozzuoli, onde existe um depósito importante - combinada com cal. Em contacto com água, estes materiais reagem e geram um betão resistente e duradouro.

No entanto, afinal havia mais detalhes por detrás da receita.

O que o MIT revelou em 2023 sobre a receita romana

Em 2023, uma equipa internacional liderada por cientistas do Massachusetts Institute of Technology (MIT) concluiu que, além de alguns componentes do betão romano não serem exactamente como se supunha, o modo de os misturar também diferia do que se aceitava.

E, desde essas conclusões de 2023, a avaliação das matérias-primas e das exigências energéticas da fórmula antiga mostrou pistas sobre como poderemos melhorar o cimento moderno.

Veja o vídeo abaixo para um resumo da investigação liderada pelo MIT:

Os indícios decisivos surgiram sob a forma de pequenos fragmentos brancos de cal, visíveis dentro de um betão que, no resto, parecia bem misturado. Antes, a existência desses fragmentos tinha sido atribuída a mistura deficiente ou a impurezas nos ingredientes.

Para o cientista de materiais Admir Masic, do MIT, essa explicação não fazia sentido.

"Se os Romanos investiram tanto esforço em criar um material de construção excepcional, seguindo todas as receitas detalhadas que foram optimizadas ao longo de muitos séculos, por que razão haveriam de colocar tão pouco empenho em garantir a produção de um produto final bem misturado?" afirmou Masic em Janeiro de 2023.

"Tem de haver mais nesta história."

Masic e a equipa, liderada pela engenheira civil do MIT Linda Seymour, analisaram com cuidado amostras com 2.000 anos, recolhidas em betão romano do sítio arqueológico de Privernum, em Itália.

Para compreender melhor os fragmentos de cal, as amostras foram examinadas com microscopia electrónica de varrimento de grande área, espectroscopia de raios X por dispersão de energia, difracção de raios X em pó e imagiologia confocal de Raman.

Uma das questões centrais era identificar o tipo de cal utilizado. O entendimento mais comum sobre o betão pozolânico assume o uso de cal apagada. Primeiro, o calcário é aquecido a temperaturas elevadas para gerar um pó cáustico altamente reactivo, conhecido como cal viva, ou óxido de cálcio.

Ao juntar água à cal viva, obtém-se cal apagada, ou hidróxido de cálcio: uma pasta menos reactiva e menos cáustica. Segundo a teoria tradicional, teria sido essa cal apagada a ser misturada pelos Romanos com a pozolana.

A análise da equipa indicou que os fragmentos de cal observados não são compatíveis com esse procedimento. Em vez disso, é provável que o betão romano tenha sido produzido ao misturar directamente cal viva com pozolana e água, a temperaturas extremamente elevadas - um processo a que a equipa chamou "mistura a quente", e que dá origem aos fragmentos de cal.

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

"Em primeiro lugar, quando o betão global é aquecido a temperaturas elevadas, permite químicas que não são possíveis se se usar apenas cal apagada, produzindo compostos associados a altas temperaturas que, de outra forma, não se formariam. Em segundo lugar, este aumento de temperatura reduz significativamente os tempos de cura e presa, já que todas as reacções são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida."

Mistura a quente e a capacidade de autocicatrização

Há ainda uma vantagem adicional: os fragmentos de cal conferem ao betão uma capacidade notável de autocicatrização.

Quando surgem fissuras, estas tendem a propagar-se preferencialmente até aos fragmentos de cal, que têm maior área de superfície do que outras partículas da matriz. Se a água penetrar numa fissura, reage com a cal e forma uma solução rica em cálcio, que ao secar e endurecer se transforma em carbonato de cálcio, "colando" a fissura e impedindo que continue a abrir.

Este fenómeno já foi observado em betão de outro local com cerca de 2.000 anos, o Túmulo de Cecília Metela, onde fissuras aparecem preenchidas com calcite. Também pode ajudar a perceber por que motivo o betão romano de paredões marítimos construídos há 2.000 anos se manteve intacto durante milénios, apesar do impacto contínuo do oceano.

A equipa realizou ensaios de fissuração em betão pozolânico - produzido tanto com receitas antigas como com receitas modernas à base de cal viva - e também num betão de controlo sem cal viva. Como esperado, o betão com cal viva cicatrizou ao fim de duas semanas, enquanto o betão de controlo permaneceu fissurado.

Os investigadores estão a trabalhar na comercialização deste betão como uma alternativa mais amiga do ambiente face às misturas actualmente usadas.

"É entusiasmante pensar em como estas formulações de betão mais duráveis podem não só prolongar a vida útil destes materiais, como também melhorar a durabilidade de formulações de betão impresso em 3D", disse Masic.

Comparação com o cimento Portland (estudo de 2025)

Mais recentemente, num estudo de 2025, engenheiros compararam as necessidades de matérias-primas e de energia do betão ao estilo romano com as do cimento Portland moderno. Concluíram que, embora as misturas ao estilo romano exijam mais água e um maior aporte energético inicial, a sua vida útil mais longa pode torná-las mais sustentáveis ao longo do tempo.

A investigação foi publicada na Science Advances.

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