Los científicos están desarrollando alternativas de cemento ‘verdes’

El hormigón es el segundo material más utilizado en el mundo. Lo necesitamos para soportar puentes, edificios, patios, escaleras, mostradores y más, y su uso ha ido en aumento y triplicándose en los últimos cuarenta años.

El material de construcción esencial comprende agua, agregados gruesos, como arena y grava, y un agente aglutinante, que es donde entra el cemento, un producto especialmente pesado en emisiones de carbono.

Según la Agencia Internacional de Energía, el sector del cemento es el tercer mayor consumidor de energía industrial del mundo, con un consumo del siete por ciento del uso de energía industrial. También es el segundo mayor emisor industrial de dióxido de carbono, responsable del siete por ciento de las emisiones globales. La mayoría de las emisiones ocurren cuando las materias primas, generalmente arcilla y piedra caliza, se calientan a más de 2500 grados Fahrenheit para convertirse en un material aglutinante súper fuerte. Apenas Se emiten 600 kilogramos de dióxido de carbono por tonelada de cemento producido.

Pero, sostenible, “verde” El cemento es cada vez más popular.especialmente considerando la huella ambiental del cemento tradicional. Un ejemplo reciente salió de la Universidad de Tokio el año pasado, cuando los investigadores Kota Machida y Yuya Sakai hicieron cemento con desperdicios de comida. El desperdicio de alimentos tiene utilizado como relleno en alternativas de cemento antespero Machida y Sakai desarrollaron el primer proceso de cemento del mundo fabricado completamente a partir de residuos de alimentos.

El dúo pasó meses mezclando desperdicios de comida con plástico para que los materiales se pegaran. Finalmente, encontraron la combinación correcta de temperatura y presión para hacer cemento a partir de los desechos de alimentos sin aditivos. Usando una estrategia de «prensado por calor» que se usa típicamente para hacer material de construcción a partir de polvo de madera, mezclaron el polvo de desperdicio de alimentos con agua y lo presionaron en un molde calentado a 350 grados Fahrenheit. Los investigadores dicen que la resistencia a la tracción o flexión del cemento es más de tres veces la resistencia del hormigón ordinario.

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“La parte más desafiante fue que cada tipo de desperdicio de alimentos requiere diferentes temperaturas y niveles de presión”, dijo Sakai en un comunicado de prensa. Han utilizado hojas de té, cáscaras de naranja y cebolla, posos de café, col china e incluso restos de loncheras.

“Nuestra última esperanza es que este cemento reemplace el plástico y los productos de cemento, que tienen peores impactos ambientales”, dijo Machida. en una entrevista con AP a principios de este mes.

Ingenieros e investigadores han estado desarrollando innovaciones para reducir la huella de carbono del cemento y el hormigón durante años. En 2021, científicos de la Universidad de Tokio crearon un proceso para hacer concreto que reutiliza productos de hormigón viejos (que a menudo pueden desperdiciarse), calienta los materiales a temperaturas más bajas y captura el dióxido de carbono de la atmósfera.

En 2019, investigadores de la Universidad Nacional de Tecnología de Taipei en Taiwán y el Departamento de Recursos Hídricos de la India descubrieron que Residuos naturales de la agricultura y la acuicultura. podría reemplazar parcialmente los materiales gruesos y los materiales aglutinantes en el hormigón verde. Existen muchas más alternativas y, aunque estas innovaciones se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo, acercan los materiales de construcción al cumplimiento de los objetivos de reducción de emisiones de carbono.

Pero cuando se trata de escalar el cemento de desechos de alimentos para usarlo en edificios, Sohan Mone, un ingeniero de diseño estructural de la empresa de infraestructura multinacional Ferrovial, dice que podría ser un desafío convencer a las empresas para que hagan el intercambio.

“Cambiar por completo la forma en que usamos el cemento requeriría muchos cambios fundamentales en nuestra industria”, dice Mone. “Toda la infraestructura está orientada a cómo funciona el cemento actualmente, desde cómo lo instalamos hasta cómo lo transportamos, todo”.

Eso no quiere decir que no se pueda hacer o que no valga la pena, agrega Mone. Pero un tipo de tecnología no resolverá todos los problemas en la industria de la construcción.

Una de las preocupaciones de Mone es que las cementeras y constructoras deben asegurarse de que todo cumpla con los estándares de desempeño y seguridad. La mayoría de los grandes proyectos de infraestructura utilizan hormigón, que utiliza barras de refuerzo (acero) para reforzar el cemento. El cemento por sí solo, sin soporte estructural adicional, actúa como porcelana. Los objetos de cerámica como lavabos e inodoros pueden soportar cargas de compresión, pero la cerámica no es tan resistente como el hormigón.

“En el momento en que aplicas una fuerza de corte, como cualquier tensión o flexión, [cement used on its own] se hace añicos”, dice Mone. “No es bueno para tomar tensión”.

Por lo tanto, el uso de cemento para alimentos o alternativas de cemento en concreto para propósitos más complicados y de construcción intensiva requeriría pruebas significativas de seguridad y durabilidad, dice Mone. Y los organismos que regulan la industria y los propios contratistas tendrían que estar convencidos de su viabilidad.

“Estamos muy regulados, con razón, y no somos muy libres en cuanto a los materiales que podemos usar”, dijo Mone. “El ciclo de vida de estas estructuras puede ser de cientos de años, y es una pregunta abierta acerca de cómo se comportan algunas de estas cosas cuando se exponen al medio ambiente a lo largo del tiempo. Siempre existe ese miedo de no saber cómo reaccionará algo nuevo. Y el concreto en sí mismo necesita mucho mantenimiento”.

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Los materiales ecológicos también pueden ser costosos, lo que, según Mone, se suma a la dificultad de convencer a las empresas de que los utilicen. En grandes proyectos de construcción, es más común ver a los desarrolladores elegir el plan más económico. Pero cambiar a cemento verde puede valer la pena, especialmente cuando el uso de concreto aumenta a medida que los países en desarrollo aceleran los proyectos de construcción y otros países actualizan la infraestructura obsoleta.

La producción mundial de cemento podría aumentar hasta en un 23 por ciento para 2050, informó Mission Possible Partnership en su Plan de Acción Concreta por el Clima. Así como el cemento y el hormigón están dando forma a nuestro entorno construido, sus impactos también dan forma a nuestro futuro climático.

La industria del cemento deberá reducir sus emisiones anuales en al menos el 16 por ciento para 2030 para cumplir con el Acuerdo de París sobre estándares de cambio climático. Y debido a que el cemento y el concreto serán cruciales para el desarrollo futuro, los investigadores argumentan que convertir los insumos materiales en cemento será una de las formas más rápidas de reducir las emisiones y el impacto ambiental.

“Dada la urgencia del desafío y el tiempo que lleva históricamente la evolución de los sistemas tecnológicos, se necesitará un impulso considerable para sacar del laboratorio y poner en el mercado la próxima generación de cementos bajos en carbono. No todos tendrán éxito, pero aquellos que lo hagan podrían tener un potencial significativo de descarbonización”, escribió Chatham House, un instituto de políticas, en su informe de 2018. Haciendo Cambios en el Concreto: Innovación en Cemento y Concreto Bajo en Carbono reporte.

Las ciudades en crecimiento y la reparación de la infraestructura ciertamente no disminuirán en el corto plazo. Pero, con los nuevos desarrollos en materiales de construcción más ecológicos, el impacto de carbono de revitalizar el entorno construido no tiene que ser tan fuerte.