Durante más de un siglo, el hormigón ha sido la base de la infraestructura de nuestra civilización moderna con una firme permanencia. Pero esa fortaleza tiene un precio. El hormigón, y el cemento que lo compone, es uno de los materiales de construcción más contaminantes del mundo, responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de dióxido de carbono. Si la industria del cemento fuera una nación, ocuparía el cuarto lugar en emisiones, sólo por detrás de China, Estados Unidos e India.
Un nuevo estudio, dirigido por el ingeniero civil y ambiental Mehdi Khanzadeh [foto de arriba] de la Universidad de Temple en Filadelfia, propone un método que podría reducir drásticamente la huella de carbono del hormigón, a la vez que lo hace más resistente y duradero. “Si logramos abordar las limitaciones con el método que proponemos”, afirmó Khanzadeh, “podemos abrir un sector mucho mayor de nuestra industria a la implementación de sistemas carbonatables”.
De fuente de carbono a sumidero de carbono
El hormigón tradicional se basa en una reacción química entre el cemento y el agua, un proceso conocido como hidratación. Sin embargo, la investigación de Khanzadeh se centra en el hormigón carbonatable, un material alternativo que reacciona con el dióxido de carbono en lugar del agua mediante un proceso llamado carbonatación. Esto significa que el material puede absorber CO₂ durante el curado, atrapando eficazmente los gases de efecto invernadero en el interior de paredes y estructuras.
Hay un inconveniente: el hormigón carbonatable no es adecuado actualmente para la construcción a gran escala. Se utiliza principalmente para pequeñas unidades no estructurales, como bloques de mampostería de hormigón (CMU), porque el CO₂ que absorbe sólo penetra en la superficie. Esa baja profundidad de carbonatación limita su resistencia. Khanzadeh ha dedicado los últimos cuatro años a resolver este problema. Ahora cree haber encontrado una solución.
Su nuevo método, descrito en un artículo publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, combina el curado con CO₂ interno y externo, utilizando una mejora inteligente: hidrogeles infundidos con enzimas incrustados dentro de la mezcla de hormigón.
Estos diminutos hidrogeles contienen una solución enzimática que imita los procesos naturales, en concreto el comportamiento catalítico de la enzima ureasa, que desencadena la formación de cristales de carbonato de calcio. Cuando el CO₂ del exterior penetra en el hormigón, se encuentra con la solución enzimática del interior. El resultado es una cascada de reacciones de cristalización que penetran más profundamente en el material.
En pruebas de laboratorio, este método mejoró el rendimiento mecánico y la durabilidad entre un 80% y un 100% en comparación con los sistemas carbonatables actuales. Aún más sorprendente, la formación de carbonato de calcio alcanzó 15 veces la cantidad observada en bloques de hormigón estándar, acercándose al máximo teórico para este material.
¿Podrá escalarse más allá del laboratorio?
La ubicuidad del hormigón es a la vez una desventaja y una oportunidad. Cualquier mejora en su perfil de carbono podría tener enormes beneficios ambientales, pero la barrera no es solo química. Abundan los desafíos prácticos.
Khanzadeh lo sabe. “Intento tener presente, incluso si esto tiene éxito, ¿será aplicable?”, dijo. “¿Será este material escalable? Esto es especialmente importante para algo como el hormigón. Lo usamos tanto que debe ser accesible en todas partes”.
Hasta ahora, ha avanzado desde la prueba de soluciones líquidas hasta la de pastas, morteros y, finalmente, sistemas de hormigón a escala real. Cada paso implicó rigurosas evaluaciones de rendimiento. Su equipo trabaja ahora en la ampliación de la tecnología para evaluar su rentabilidad, disponibilidad de materiales y viabilidad en condiciones reales.
El estudio se encuentra en la fase de prueba de concepto. Khanzadeh se muestra cauteloso con las promesas exageradas. Se requieren más pruebas para evaluar la durabilidad a largo plazo del hormigón y determinar si puede ser neutro en carbono o incluso negativo.
Pero se muestra optimista. Este avance ofrece una nueva vía para la industria de la construcción, que podría reducir las emisiones de carbono sin comprometer la resistencia ni la fiabilidad que exigen los edificios.
Una base más verde
A medida que los gobiernos y las industrias se apresuran a descarbonizar, aumenta la presión para sanear sectores difíciles de reducir, como la construcción. Las innovaciones en materiales, como el hormigón que almacena carbono, podrían ayudar a cerrar la brecha de emisiones.
Se han explorado otros sistemas carbonatables, pero la mayoría presenta dificultades con la carbonatación irregular o requiere instalaciones especializadas para su producción. Al abordar directamente la limitación dependiente de la profundidad, el proceso de curado con CO₂ interno-externo de Khanzadeh ofrece una novedad científica y un gran potencial industrial.
Su método permite que el hormigón haga lo que siempre ha hecho mejor: mantenerse firme, pero ahora, con menos culpa debajo de su superficie.
Queda por ver si esta innovación saltará del laboratorio al horizonte. Pero por ahora, en un mundo que aún lucha por equilibrar el progreso con la sostenibilidad, el humilde bloque de hormigón podría haber encontrado una nueva razón de ser.
Fuente: ZME Science.