La industria de la construcción es una de las más contaminantes del mundo, también en España. El principal culpable es un material como el hormigón, del que cada año se fabrican 30.000 millones de toneladas a nivel global y contribuye directamente al cambio climático con el 8% de las emisiones de dióxido de carbono. Sin embargo, en los últimos años científicos a lo largo y ancho del planeta están proponiendo nuevas mezclas con elementos tan sorprendentes como los posos del café, que no sólo lo hacen menos contaminante, sino también más fuerte.

Los últimos en sumarse a esta creciente tendencia son los investigadores del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental de la Universidad Estatal de Idaho (ISU), que han encontrado una sorprendente solución para disminuir hasta un 30% la cantidad de cemento Portland necesaria en la mezcla y, por tanto, reducir sus perjuicios para el medioambiente.

Tras varios experimentos en laboratorio, el equipo dirigido por el profesor asociado Mustafa Mashal ha conseguido la misma resistencia a la compresión y durabilidad que el hormigón convencional gracias al carbonato cálcico precipitado (PCC) derivado de los residuos del tratamiento de la remolacha para extraer azúcar y el árido de hormigón reciclado (también conocido como RCA o UCA). Eso implica, según los autores del estudio, una posible reducción del precio del material, ya que parte de su composición proviene de productos desechados.

Una mezcla muy dulce

El azúcar cristalizada, conocida desde los tiempos del imperio persa, provenía tradicionalmente de la caña de azúcar. Sin embargo, a mediados del siglo XVIII, el químico alemán Andreas S. Malgraff descubrió la existencia de abundante azúcar en forma de sacarosa en algunas variedades de remolacha. En países como España, actualmente casi el 100% de la producción de este ingrediente básico de la cocina proviene precisamente de estos cultivos. 

Lo que es mucho más reciente es el descubrimiento de que el PCC se puede obtener como subproducto de la extracción de azúcar de la remolacha y su potencial en la industria de la construcción, ya que es químicamente idéntico al polvo de piedra caliza natural.

Un vertido de hormigón Iryna Melnyk / iStock Omicrono

"Conocí el carbonato cálcico precipitado a través de un estudiante de ingeniería civil, Joe Shurtleff", explica en un comunicado de prensa Mashal, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental de la ISU y experto en ingeniería estructural. "Ha habido un impulso hacia la exploración de sustitutos ecológicos para reducir el consumo de cemento en el hormigón, e inmediatamente pensé en explorar este material para sustituir parcialmente el cemento".

Según los cálculos iniciales de los investigadores debería funcionar, pero Mashal y su equipo quisieron llevar la hipótesis más allá. Para ello realizaron distintas mezclas en laboratorio para obtener pequeñas muestras de hormigón en forma de cilindro, cada una de ellas con distintas cantidades de PCC, además de muestras de control. Una vez solidificadas, se sometieron a diferentes pruebas para comprobar sus valores relativos a la resistencia a la compresión y la rotura por tracción.

Así, los científicos de la Universidad Estatal de Idaho comprobaron que hasta el 30% del cemento utilizado para fabricar hormigón puede sustituirse por carbonato cálcico precipitado y seguir cumpliendo las normas de la American Society for Testing and Materials, que marcan los valores necesarios para que puedan utilizarse como materiales de construcción.   

Hormigón reciclado

Para ir un paso más allá, Mashal y Kabiraj Phuyal, estudiante de postgrado de ingeniería civil y autor principal del estudio publicado en la revista científica Sustainability, también estudiaron la posibilidad de usar áridos de hormigón reciclados (UCA) en lugar de la arena o las piedras trituradas habituales en el cemento Portland.

Los áridos UCA se obtienen a partir de piezas de hormigón usadas previamente en alguna construcción, desmenuzadas y molidas hasta obtener la consistencia deseada. Según los resultados obtenidos en laboratorio, estos residuos podrían sustituir hasta el 100% de los áridos más comunes, sin comprometer las propiedades físicas del hormigón resultante.

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"Explorar opciones más ecológicas y sostenibles para la producción de hormigón es importante para abordar los problemas medioambientales. Además, el hormigón que probamos puede ofrecer una alternativa de menor coste para los constructores porque utiliza materiales reciclados", dijo Phuyal.

Los resultados de las pruebas fueron muy prometedores, pero los investigadores quieren profundizar en sus posibles aplicaciones sometiendo la mezcla resultante a nuevos tests. De hecho, mencionan la necesidad de determinar su dureza superficial o su capacidad de resistencia frente a condiciones de congelación y descongelación, por ejemplo. Eso serviría para conocer su durabilidad y comprobar si, efectivamente, puede soportar las condiciones del mundo real.

Trabajadores con hormigón U.S. Capitol Omicrono

"Tenemos planes para desarrollar nuestra investigación y explorar otros aspectos de este hormigón ecológico utilizando materiales reciclados y subproductos que hemos desarrollado en la ISU", aseguró Mashal. "También estamos colaborando con nuestros socios industriales para identificar aplicaciones para estas mezclas de hormigón".

En las conclusiones del paper también señalan la necesidad de que los estudios futuros exploren las posibilidades que ofrece el PCC en el hormigón de ultra altas prestaciones (UHPC), que ofrece un comportamiento estructural más parecido al del acero que no al gracias a su comportamiento altamente dúctil al ser sometido a tensión. 

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