Desarrollan un hormigón más resistente que captura CO₂ del aire

Una investigación publicada en Carbon Research combina zeolita y biocarbón de bambú para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón y favorecer la absorción de dióxido de carbono, aunque los investigadores señalan que todavía se necesitan pruebas adicionales.

Un equipo de investigadores del Mepco Schlenk Engineering College, en India, ha desarrollado una formulación de hormigón que combina una mayor resistencia mecánica con la capacidad de absorber dióxido de carbono (CO₂). El estudio, publicado en la revista Carbon Research, explora el uso de materiales naturales para reducir parte del impacto ambiental asociado a los materiales de construcción.

La investigación, dirigida por Srinivasan Revathi, del Departamento de Ingeniería Civil, se centra en incorporar zeolita, un mineral de estructura porosa, y biocarbón obtenido de bambú, un material rico en carbono. Ambos presentan características que favorecen la retención de gases, como un elevado volumen de poros y una gran superficie específica.

El objetivo del equipo era comprobar si estos materiales podían aumentar la capacidad de absorción de CO₂ sin comprometer las prestaciones del hormigón y, al mismo tiempo, mejorar algunas de sus propiedades mecánicas.

Los investigadores analizaron distintas formulaciones de hormigón de grado M35, utilizado habitualmente en infraestructuras destinadas a soportar tráfico moderado.

En los ensayos, sustituyeron parte del árido fino por zeolita, en proporciones del 25 % y el 50 %, e incorporaron biocarbón de bambú como sustituto parcial del cemento, en concentraciones del 0,5 %, el 1 % y el 1,5 %.

Las distintas mezclas se sometieron a pruebas de resistencia a compresión, resistencia a tracción indirecta, absorción de agua y resistencia al impacto.

La formulación identificada como ZB5, con un 50% de zeolita y un 1% de biocarbón de bambú, obtuvo los mejores resultados globales entre las composiciones analizadas.

Según los datos del estudio, esta mezcla alcanzó una resistencia a compresión de 38,49 MPa, un 7,48% superior a la del hormigón convencional utilizado como referencia. La resistencia a tracción indirecta llegó a 4,39 MPa, lo que supone una mejora del 15%.

Los investigadores atribuyen estos resultados a la interacción entre la estructura de aluminosilicatos de la zeolita y la dureza del biocarbón, que contribuiría a formar una matriz cementera más densa y resistente.

Absorción de CO₂ en ensayos de laboratorio

Además de evaluar sus propiedades mecánicas, el equipo estudió la capacidad de la mezcla ZB5 para absorber dióxido de carbono.

En una cámara de carbonatación, el hormigón capturó 1,2 gramos de CO₂ al día. Durante un periodo de siete días, el gas penetró hasta 15 milímetros en el material.

El estudio relaciona esta absorción con la estructura microporosa de la zeolita y el elevado contenido de carbono del biocarbón de bambú. La combinación de ambos materiales podría permitir que el hormigón desempeñe una doble función: estructural y de captación de CO₂.

Revathi señala que el trabajo plantea una posible aplicación ambiental de este material: «Nuestro trabajo demuestra un enfoque con un doble beneficio. No solo estamos creando un hormigón más resistente, sino que estamos transformando un material de construcción habitual en una herramienta activa para la recuperación ambiental».

La investigadora añade que la incorporación de zeolita y biocarbón podría permitir desarrollar estructuras que, además de cumplir su función constructiva, contribuyan a retirar dióxido de carbono del aire.

Posibles aplicaciones en infraestructuras urbanas

Los resultados apuntan a posibles aplicaciones en elementos de infraestructura expuestos a concentraciones relativamente elevadas de CO₂. Entre los usos planteados por los investigadores figuran pavimentos de hormigón, barreras laterales de autopistas y conducciones de saneamiento.

En estos casos, el material podría mantener su función constructiva y, al mismo tiempo, absorber parte del dióxido de carbono de su entorno.

No obstante, el equipo subraya que se trata de una prueba de concepto. Los resultados obtenidos en los ensayos iniciales no permiten todavía determinar su comportamiento a largo plazo ni confirmar su viabilidad para una implantación comercial generalizada.

Próximas fases de investigación

Los trabajos futuros se centrarán en estudiar la durabilidad del hormigón y comprobar si mantiene su capacidad de absorción de CO₂ durante periodos prolongados.

También está previsto analizar otros tipos de biocarbón, evaluar la formulación en diferentes grados de hormigón y mortero y estudiar si el uso de biocarbón previamente humedecido permite mejorar sus prestaciones.

Estas investigaciones deberán determinar si la tecnología puede ampliarse a escala industrial y qué posibilidades ofrece para reducir el impacto ambiental del sector de la construcción.

Por el momento, los resultados muestran el potencial de combinar materiales porosos y ricos en carbono en nuevas formulaciones cementeras, aunque será necesario avanzar en su evaluación antes de establecer su contribución efectiva a la reducción de emisiones o a la captura de CO₂.