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| Podría representar una nueva forma de hacer que la industria de la construcción sea más sostenible. Crédito: Alessandro Rotta Loria/Universidad Northwestern |
Ingenieros de la Universidad Northwestern han descubierto un nuevo proceso de fabricación de hormigón que almacena dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera mediante el uso de una solución carbonatada. El hormigón es tan resistente y duradero como las versiones tradicionales y es fácil de fabricar.
Cuando se trata de tipos de agua (sin gas o con gas), probablemente pienses en las opciones que ofrece un camarero en un restaurante. Sin embargo, estas dos opciones también influyen en el sector de la construcción.
Tradicionalmente, el hormigón se elabora mediante una mezcla de cemento y agua, lo que forma una pasta. Luego, esta pasta se mezcla con áridos en forma de arena y grava. A medida que estos ingredientes se mezclan, se endurecen y se unen al agregado para crear la masa sólida que usamos en la construcción.
Sin embargo, esta no es una industria verde. La producción ordinaria de cemento Portland, el tipo más común, contribuye enormemente a las emisiones de CO2. De hecho, la producción mundial de cemento es la tercera fuente más grande de emisiones antropogénicas de carbono (8 por ciento), solo detrás de los combustibles fósiles y el cambio de uso de la tierra.
Pero hay opciones alternativas. De hecho, el hormigón carbonatado tiene un alto potencial para almacenar CO2 debido a su alcalinidad inherente, que puede convertir el gas de efecto invernadero en cristales sólidos compuestos principalmente de carbonato de calcio (CaCO3). Estos cristales tienen una vida útil más larga que las estructuras hechas de cemento, por lo que representan una forma ideal de almacenar CO2.
La idea de utilizar esta solución se planteó por primera vez en la década de 1970, pero recibió una atención limitada hasta los últimos años.
El proceso de almacenar CO2 de esta manera se presenta de dos formas: carbonatación del hormigón endurecido o carbonatación del hormigón fresco. En el primero, a los bloques sólidos de concreto se les inyecta gas CO2 a altas presiones, y en el segundo proceso, el gas se inyecta en la mezcla cuando se combinan agua, cemento y agregados.
Sin embargo, las técnicas para lograr estos procesos tienen sus limitaciones. Ambos han tenido una baja eficiencia en la captura de carbono a pesar de la frecuencia con la que se usan, y el proceso también debilita el concreto. Es decir, hasta ahora.
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| La idea de utilizar esta solución se planteó por primera vez en la década de 1970, pero recibió una atención limitada hasta los últimos años. Imagen de Dmitriy en Pixabay |
En experimentos de laboratorio, los ingenieros de la Universidad Northwestern lograron una eficiencia de secuestro de CO2 de hasta el 45 por ciento. Esto significa que casi la mitad del CO2 inyectado en el hormigón durante la fabricación fue capturado y almacenado.
"Las industrias del cemento y el hormigón contribuyen significativamente a las emisiones de CO2 causadas por el hombre", dijo en un comunicado Alessandro Rotta Loria de Northwestern, quien dirigió el estudio que detalla la solución.
“Estamos tratando de desarrollar enfoques que reduzcan las emisiones de CO2 asociadas con esas industrias y, eventualmente, podrían convertir el cemento y el concreto en enormes 'sumideros de carbono'. Aún no hemos llegado a ese punto, pero ahora tenemos un nuevo método para reutilizar parte del CO2. emitidos como resultado de la fabricación del hormigón en este mismo material. Y nuestra solución es tan simple desde el punto de vista tecnológico que debería ser relativamente fácil de implementar para la industria”.
Entonces, ¿cómo lo hicieron? En su enfoque, los ingenieros utilizaron el proceso de hormigón fresco pero, en lugar de inyectar el gas en la mezcla al mismo tiempo, lo inyectaron solo en el agua con una pequeña cantidad de polvo. Añadiendo esta suspensión carbonatada al resto de ingredientes, habían creado un hormigón que absorbía CO2 durante su fabricación.
"La suspensión de cemento carbonatado en nuestro método es un fluido de viscosidad mucho menor en comparación con la mezcla de agua, cemento y agregados que se emplea habitualmente en los métodos actuales para carbonatar el concreto fresco", agregó Rotta Loria.
“Por lo tanto, podemos mezclarlo muy rápidamente y aprovechar una cinética muy rápida de las reacciones químicas que dan como resultado los minerales de carbonato de calcio. El resultado es un producto de concreto con una concentración significativa de minerales de carbonato de calcio en comparación con cuando se inyecta CO2 en la mezcla de concreto fresco”.
Si esto no fuera un logro en sí mismo, un análisis más detallado demostró que el nuevo hormigón podría rivalizar en resistencia y durabilidad del hormigón normal.
"Una limitación típica de los métodos de carbonatación es que la resistencia a menudo se ve afectada por las reacciones químicas", dijo Rotta Loria. “Pero, según nuestros experimentos, demostramos que la fuerza podría ser incluso mayor. Todavía tenemos que probar esto más a fondo, pero, al menos, podemos decir que no está comprometido. Debido a que la fuerza no cambia, las aplicaciones tampoco cambian. Podría usarse en vigas, losas, columnas, cimientos, todo para lo que usamos actualmente el concreto”.
"Los hallazgos de esta investigación subrayan que, aunque la carbonatación de materiales a base de cemento es una reacción bien conocida, todavía hay espacio para optimizar aún más la absorción de CO2 a través de una mejor comprensión de los mecanismos relacionados con el procesamiento de materiales", dijo el coautor del estudio Davide Zampini. concluyó.
El estudio se publica en Nature.