Cambiando las proporciones que los materiales usados para fabricar el cemento se emite un 60% menos de dióxido de carbono y se obtiene una material que es el doble de resistente a la fractura que los cementos convencionales.
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Gran parte de las emisiones de dióxido de carbono están causadas por las fábricas de cemento. Nada menos que del 5% al 10% de las emisiones antropogénicas de este gas de efecto invernadero tienen este origen.
Algunos expertos sostienen que las casas más ecológicas, desde este punto de vista, son las que están hechas de madera, al ser un material y no emplear ladrillos y cemento. Pero la altura que pueden tener los edificios de madera es limita y la cantidad de madera necesaria para construir casas puede llegar a ser demasiado grande. Tampoco parece que podamos renunciar al uso del cemento (y, por tanto, del hormigón) en la ingeniería civil. Así que quizás haya que investigar sobre métodos de fabricación de cemento en los que se emita menos dióxido de carbono y se gaste menos energía.
El cemento se obtiene mediante la “cocción” en un horno de materiales ricos en calcio (generalmente roca caliza) y un material rico en silicio (arcillas) a temperaturas de 1500 grados centígrados. Las emisiones de dióxido de carbono proviene de la decarbonatación de la caliza y del carbón empleado para calentar en horno.
El material obtenido del horno es finamente pulverizado y luego mezclado con yeso para obtener el cemento tipo portland. Hay otros tipos de cementos, como los cementos aluminosos, que se obtienen a temperaturas de 1800 grados centígrados. Si a la mezcla se añade polvo de ceniza volcánica se obtiene cemento puzolánico, pero también se puede añadir óxido ferroso (cementos férricos), fluorita y criolita (cementos blancos), ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas o escoria de fundiciones (cementos siderúrgicos), etc. Pero, básicamente, el cemento más empleado es el de tipo portland.
El cemento se mezcla con áridos y agua para obtener un hormigón que fragua al cabo de unas horas para formar roca artificial. La realidad es que es un material maravilloso. La construcción moderna depende mucho del hormigón. Es de los materiales más usados por el ser humanos, así por ejemplo se usa tres veces más que el acero.
El los cementos tradicionales se acepta una proporción calcio/silicio que va de 1,2 a 2,2 de los materiales que se meten en el horno. Sin embargo, se acepta como estándar un proporción de 1,7, que es la se suele emplear. Sorprendentemente no se había estudiado hasta ahora las distintas características que proporcionan las diferentes proporciones de esa gama, ni su impacto en las emisiones de dióxido de carbono.
Después de cinco años de trabajo, un grupo de investigadores ha descubierto que la proporción óptima es de 1,5. Resultado que publican en Nature Communications. Esta proporción no solamente proporciona un hormigón que es mejor y más resistente, sino que, además, se emite menos dióxido de carbono en su obtención. Si se usara esta proporción de manera general las emisiones de dióxido de carbono de esa fuente se reducirían en más de la mitad, en concreto en un 60%.
Según varía esta razón calcio/silicio también lo hace la estructura molecular y las proporciones de fase amorfa y cristalina del material final. Al parece, la proporción 1,5 es la óptima, pues proporciona una resistencia a la fractura del material que es dos veces superior a la de los cementos tradicionales. Esto se debe a una prevalencia de la fase amorfa sobre la cristalina que hace que el material tenga menos estrés residual y, por tanto, que sea más resistente a la fractura.
Este nuevo tiempo de cemento sería especialmente interesante para la industria del petróleo y gas, pues las tuberías hechas con él tendrían menos propensión a las grietas y, por tanto, a las fugas.
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Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Foto: MIT.