TECNOLOGÍA. Construyendo un futuro con hormigón autorreparable y biocemento

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Se necesita un pensamiento innovador para hacer que los materiales de construcción sean más sostenibles, manteniéndolos asequibles y versátiles (© muratart, Shutterstock)

Después del agua, el hormigón es la sustancia más utilizada en la Tierra. Con aplicaciones que van desde la vivienda y la industria hasta la defensa costera y la infraestructura, el hormigón y el cemento son la piedra angular de la vida.

22 julio 2022.- Desafortunadamente, la industria de la construcción también tiene un gran impacto ambiental. La producción de cemento por sí sola genera hasta el 8% de las emisiones globales de carbono, más que la aviación (2,5%) aunque menos que el sector agrícola (12%), según un informe .

Se necesita un pensamiento innovador para hacer que los materiales de construcción sean más sostenibles, manteniéndolos asequibles y versátiles. Algunos en la industria están utilizando nuevas tecnologías para hacer que el hormigón sea ultraduradero, mientras que otros están recurriendo a la biología para hacer biocemento sostenible. Los nuevos tipos de hormigón sostenible son clave para sentar las bases de otras infraestructuras sostenibles, como los parques eólicos.

Las recetas personalizadas son lo que le da a estas mezclas de cemento  su resistencia y durabilidad, incluidos componentes como aditivos cristalinos, nanofibras de alúmina y nanocristales de celulosa.

El hormigón inevitablemente se agrieta durante su vida útil, pero una de las características de las mezclas cristalinas es que estimulan la autocuración. Al reaccionar con el agua y los componentes del concreto, forman cristales en forma de aguja que crecen para llenar las grietas. Las nanofibras mezcladas a través de él agregan resistencia mecánica al material y ayudan a mejorar su dureza, lo que le permite soportar condiciones extremas. 

El cemento de alta durabilidad (UHDC) ha sido probado como un sustituto duradero de las balsas de madera tradicionales en el cultivo de mejillones y para fabricar partes de plataformas flotantes de turbinas eólicas en áreas costeras. También se probó en las duras condiciones de una planta de energía geotérmica, donde su rendimiento mejoró con respecto a los métodos tradicionales de construcción.

Su uso en la restauración de una antigua torre de agua en Malta demuestra el potencial del hormigón para el mantenimiento de la arquitectura patrimonial.

Material sostenible

El UHDC permite el uso de menos material para construir la misma estructura, por lo que al final la huella ambiental y el equilibrio económico son mejores. El material reduce drásticamente el uso de recursos al reducir la cantidad de material necesario en primer lugar y al durar mucho más.

Se puede producir en una amplia variedad de ubicaciones para muchas aplicaciones diferentes utilizando materiales locales. Además, el UHDC triturado se muestra prometedor como componente reciclado para producir hormigón nuevo con el mismo rendimiento mecánico y durabilidad que el hormigón original.

La creciente urgencia de cumplir con los objetivos de sostenibilidad exige nuevas formas de mirar 'holísticamente' la construcción.

Biocemento

En otros lugares, los investigadores están buscando formas bastante diferentes de innovar en el sector de la construcción, aprovechando los procesos naturales de los organismos vivos. Para las empresas ferroviarias, el asentamiento de la tierra con el tiempo en los terraplenes debajo de las vías del tren puede crear serios problemas y aumentar los costos de mantenimiento y las demoras de los pasajeros. 

Los métodos mecánicos para reafirmar los materiales molidos o los estabilizadores de base química suelen emplearse como solución. Sin embargo, estos pueden ser disruptivos y costosos, tener efectos secundarios ambientales y generar emisiones de carbono.

Por lo tanto, el proyecto NOBILIS está haciendo que las bacterias hagan el trabajo, viendo el suelo como un organismo vivo en lugar de una masa indescriptible que se mueve con excavadoras. La idea es que un suelo más fuerte, creado a través de un proceso llamado 'biocementación', puede reducir la necesidad de movimientos de tierra y materiales como el hormigón.

En el proceso de biocementación, se estimula el crecimiento y la actividad metabólica de las bacterias proporcionándoles nutrientes y los llamados agentes cementantes. Las enzimas resultantes producidas por las bacterias catalizan reacciones que finalmente forman sustancias como el carbonato de calcio, que une las partículas del suelo.

Se ha reconocido que la técnica tiene potencial en suelos con partículas más grandes, como suelos arenosos, incluida la formación de rocas de playa para proteger contra la erosión costera y para otras aplicaciones en ingeniería civil o ambiental.

Sin embargo, surge un desafío mayor con los suelos de grano más fino, como la arcilla y la turba, debido al movimiento más restringido de bacterias, agua y otras sustancias. Sin inmutarse, NOBILIS busca explorar formas de usar biocementación en una gama más amplia de suelos.

Un trabajo reciente en East Anglia, Reino Unido, ha demostrado la posibilidad de biocementar suelos de turba. El proyecto NOBILIS tendrá como objetivo ampliar este trabajo a través de pruebas en el campo. NOBILIS está investigando técnicas para retener el dióxido de carbono en el suelo a medida que ocurre la biocementación, además de analizar el potencial de usar más bacterias autóctonas en el proceso.

También se está tratando de extender la técnica de manera más general a otros materiales geotécnicos que se encuentran en los cimientos debajo de los edificios y la construcción de ingeniería civil. Podrían pasar varios años antes de que las técnicas se utilicen de una manera más rutinaria, pero que es esencial que se exploren métodos innovadores para abordar los desafíos a largo plazo en la construcción.

TORRE DE AGUA MALTA

El proyecto de conservación Water Tower en el Public Abatoir en Marsa aprovechó los materiales UHDC cuando se reabrió a principios de este año. Construida a finales del siglo XIX, la emblemática torre de agua fue una de las primeras estructuras de hormigón de Malta, pero estaba prevista su demolición debido a su estado de deterioro. 

Los investigadores de la Universidad de Malta pudieron evitarlo utilizando el nuevo hormigón avanzado, que es mucho más fuerte que el promedio.

Con 12 columnas y una estatua religiosa debajo, la torre de agua tiene la altura de un edificio de cinco pisos y se ha guardado para su uso. Siga el enlace para obtener más información sobre la restauración de la torre de agua en Malta.



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