Hormigón con una menor emisión de dióxido de carbono

A pesar de las numerosas ventajas del hormigón como material de construcción moderno, como su gran resistencia, bajo coste y facilidad de fabricación, su producción representa hoy en día aproximadamente el 8% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono.

Unos científicos han descubierto que la introducción de ciertos aditivos en los actuales procesos de fabricación del hormigón podría reducir significativamente esta huella de carbono, sin alterar las propiedades mecánicas del hormigón.

El hallazgo lo ha realizado un equipo que incluye a Admir Masic, Franz-Josef Ulm, Damian Stefaniuk y Marcin Hajduczek, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, así como a James Weaver del Instituto Wyss, dependiente de la Universidad Harvard en Estados Unidos.

Aproximadamente la mitad de las emisiones asociadas a la producción de hormigón proceden de la quema de combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural, que se utilizan para calentar una mezcla de piedra caliza y arcilla que acaba convirtiéndose en el familiar polvo gris conocido como cemento Portland. Aunque la energía necesaria para este proceso de calentamiento podría sustituirse en el futuro por electricidad generada a partir de fuentes renovables (energía solar o eólica básicamente), la otra mitad de las emisiones es inherente al propio material: al calentarse la mezcla mineral a temperaturas superiores a 1.400 grados centígrados, sufre una transformación química que acarrea la liberación de dióxido de carbono, que ingresa en la atmósfera.

Cuando el cemento Portland ordinario se mezcla con agua, arena y grava o similar durante la producción de hormigón, se vuelve altamente alcalino, creando un entorno aparentemente ideal para la captura y el almacenamiento a largo plazo de dióxido de carbono en forma de materiales carbonatados (un proceso conocido como carbonatación). A pesar de este buen potencial del hormigón para absorber de forma natural el dióxido de carbono de la atmósfera, cuando estas reacciones se producen de manera espontánea, principalmente dentro del hormigón curado, pueden tanto debilitar el material como disminuir la alcalinidad interna, lo que acelera la corrosión de las varillas de acero internas en estructuras de hormigón armado. En última instancia, estos procesos destruyen la capacidad de carga del edificio y afectan negativamente a su rendimiento mecánico a largo plazo. Por ello, estas lentas reacciones de carbonatación tardía, que pueden producirse a lo largo de décadas, han sido reconocidas desde hace tiempo como un fenómeno indeseable que acelera el deterioro del hormigón.

En cambio, las nuevas vías de captura de dióxido de carbono descubiertas por Masic y sus colegas se basan en la formación muy temprana de carbonatos durante el mezclado y vertido del hormigón, antes de que el material fragüe, lo que podría eliminar en gran medida los efectos perjudiciales de la absorción de dióxido de carbono tras el fraguado del material.

La introducción de un aditivo en el proceso de fabricación del hormigón podría reducir significativamente la huella de carbono del material sin alterar sus propiedades mecánicas, según se ha determinado en la investigación. (Imagen: equipo de investigación. CC BY-NC-ND 3.0)

La clave del nuevo proceso es la adición de un ingrediente sencillo y barato: el bicarbonato sódico. En pruebas de laboratorio realizadas con bicarbonato sódico, el equipo demostró que hasta el 15% de la cantidad total de dióxido de carbono asociada a la producción de cemento podía mineralizarse durante estas primeras fases, lo suficiente para reducir de forma significativa la huella de carbono global del material.

Masic y sus colegas exponen los detalles técnicos de su hallazgo en la revista académica PNAS Nexus, bajo el título “Cementing CO2 into C-S-H: A step toward concrete carbon neutrality”. (Fuente: NCYT de Amazings)