Obtienen un hormigón negativo en carbono a partir de residuos

Investigadores de la WSU han logrado añadir hasta un 30% de biocarbón a una mezcla de cemento, obteniendo un hormigón que podrá capturar dióxido de carbono durante toda su vida útil.

Investigadores de la Universidad Estatal de Washington (WSU), en Estados Unidos, han ha desarrollado una fórmula viable para fabricar un hormigón ecológico con emisiones de carbono negativas que es casi tan resistente como el hormigón normal.

En un trabajo de prueba de concepto, los investigadores combinaron cemento normal con biocarbón ecológico o biochar, un tipo de carbón vegetal fabricado a partir de residuos orgánicos, que se había reforzado previamente con aguas residuales del hormigón. El biocarbón fue capaz de absorber del aire hasta un 23% de su peso en dióxido de carbono sin dejar de alcanzar una resistencia comparable a la del cemento ordinario.

La investigación podría reducir significativamente las emisiones de carbono de la industria del hormigón, una de las más intensivas en energía y carbono de todas las industrias manufactureras. El trabajo, dirigido por el estudiante de doctorado Zhipeng Li, se publica en la revista Materials Letters.

«Estamos muy contentos de que esto contribuya a lograr un entorno construido sin emisiones de carbono», afirma Xianming Shi, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental de la WSU y autor del artículo.

Cada año se producen en el mundo más de 4.000 millones de toneladas de hormigón. Fabricar cemento ordinario requiere altas temperaturas y el uso de combustibles. La piedra caliza utilizada en su producción también sufre una descomposición que produce dióxido de carbono, por lo que se cree que la producción de cemento es responsable de cerca del 8% de las emisiones totales de carbono por actividades humanas en todo el mundo.

Los investigadores probaron a añadir biocarbón como sustituto del cemento para hacerlo más respetuoso con el medio ambiente y reducir su huella de carbono, pero al añadir solo un 3% de biocarbón se reducía drásticamente la resistencia del hormigón. Tras tratar el biocarbón en las aguas residuales de lavado del hormigón, los investigadores de la WSU pudieron añadir hasta un 30% de biocarbón a su mezcla de cemento. La pasta hecha con el cemento modificado con biocarbón fue capaz de alcanzar una resistencia a la compresión tras 28 días comparable a la del cemento ordinario.

«Una vez identificados esos residuos, el siguiente paso es ver cómo podemos utilizar la varita mágica de la química para convertirlos en un recurso», explica Shi. «El truco está en la ingeniería interfacial: cómo se diseñan las interfaces en el hormigón».

El agua cáustica de lavado del hormigón es un residuo a veces problemático de la producción de hormigón. Las aguas residuales son muy alcalinas, pero también constituyen una valiosa fuente de calcio, explica Shi. Los investigadores utilizaron el calcio para inducir la formación de calcita, que beneficia al biocarbón y, finalmente, al hormigón que lo incorpora.

«La mayoría de los demás investigadores sólo pudieron añadir hasta un 3% de biocarbón para sustituir al cemento, pero nosotros estamos demostrando el uso de dosis mucho mayores de biocarbón porque hemos descubierto cómo diseñar la superficie del biocarbón», dice Shi.

La sinergia entre las aguas residuales altamente alcalinas, que contienen mucho calcio, y el biocarbón, muy poroso, hizo que el carbonato cálcico se precipitara sobre o dentro del biocarbón, reforzándolo y permitiendo la captura del dióxido de carbono del aire. Se espera que un hormigón fabricado con este material siga capturando dióxido de carbono durante toda su vida útil, que puede ser de decenas de años, en función de su aplicación.

Los investigadores están ahora buscando activamente socios industriales del sector de la edificación y la construcción con el fin de ampliar la producción para demostraciones sobre el terreno.