Deshacerse del cemento para reducir la huella ambiental de carbono

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Traducido por María Fernanda Enríquez

El mundo se está urbanizando rápidamente.  Con edificios creciendo rápidamente, el concreto se ha vuelto el material hecho por el hombre más usado en el planeta.  Desafortunadamente, tiene una huella ambiental.  La producción de cemento, el ingrediente principal del concreto crea cinco por ciento de emisiones globales de carbono.  Sin embargo, los ingenieros de la Universidad de Rice han creado un nuevo material que podría usar el lugar del cemento de Portland en la elaboración de concreto.

El nuevo material está hecho de cenizas volátiles, partículas finas formadas cuando el carbón es incinerado en las centrales eléctricas.  Esta ceniza es normalmente capturada y arrojada a los vertederos.  De manera que el material reportado en el Journal of the American Ceramic Society no solamente reemplaza el cemento pero también reduce el desperdicio de las centrales eléctricas.

Mas de 20 billones de toneladas de concreto son producidas en el mundo cada anno.  El concreto es esencialmente arena y grava aglomeradas junto con cemento.  Para hacer el cemento, la piedra caliza es horneada a temperatura altas en hornos inmensos.  El proceso libera dióxido de carbono de dos maneras:  de la quema de combustibles fósiles y también de la conversión química de piedra caliza a cal.

En lugar de cemento, los antiguos Romanos usaron una mezcla de ceniza volcánica y cal para fabricar el concreto.  Estas estructuras de concreto han durado milenos.  Los fabricantes modernos de cemento han regresado a las cenizas volátiles que son similares a la ceniza volcánica.  Hoy en día, los fabricantes de cemento mezclan cerca de 5-20 por ciento de cenizas volátiles en sus productos.

Los investigadores han estado tratando de descubrir cómo usar más cenizas volátiles en el cemento.  Pero esto generalmente requiere grandes cantidades de activadores basados en sodio que son costosos y no amigables con el ambiente.

Los ingenieros de Rice usaron un método estadístico de análisis para calcular la mejor receta y estrategias combinadas para fabricar su mezcla de cemento.  Descubrieron que la mejor proporción es cerca de 80 por ciento de cenizas volátiles y 5 por ciento del activador basado en sodio.  El resto se fabrica con nanopartículas de sílice y oxido de calcio.

Las pruebas mostraron que el concreto hecho con el nuevo aglomerante fue tan fuerte como el concreto a base de cemento después de 7 días.

El secreto es el tipo de ceniza volátil que usan. La mayoría de trabajo en el pasado se ha enfocado en el tipo F de ceniza volátil, que tiene grandes cantidades de silicón y aluminio.  Pero los investigadores usaron un tipo C de ceniza volátil alto en calcio.

Planean probar su duración a largo plazo y resistencia.  “La promesa de resistencia … y la reducción de las huellas ambientales de CO2 establecerán la base para el desarrollo de aglomerantes de bajo costo y ambientalmente amigables en varias industrias,” según los investigadores.

Fuente: Sung Hoon Hwang, Rouzbeh Shahsavari. High calcium cementless fly ash binder with low environmental footprint: Optimum Taguchi design. Journal of the American Ceramic Society, 2018.

Foto de cortesía: photos-public-domain.com

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