Nadie se atreve a usar este nuevo cemento, pero en Málaga lo quieren llevar a los edificios

El sector de la construcción es uno de los que más CO2 emite en el mundo y va a ser muy difícil de descarbonizar. El cemento Portland copa el mercado: representa casi el 99% de los que se utilizan en los hormigones (la mezcla de cemento, agua, arena y grava). El problema es que se fabrica utilizando caliza (carbonato cálcico), que se calienta, junto a otros minerales, a muy alta temperatura. Parte las emisiones provienen de esa cocción y podrían reducirse, pero el 60% corresponden a la propia caliza, así que es imposible evitarlas.

La única alternativa es sustituir parte del cemento Portland por otros materiales, una opción que ya existe y que es viable, pero que tiene un enorme problema: tarda mucho más en fraguar, con cual, retrasa y encare cualquier obra. En la práctica, nadie construye con una mezcla distinta a la tradicional. Sin embargo, un proyecto español podría cambiar el panorama radicalmente. La Universidad de Málaga ha obtenido financiación europea para afrontar el reto de lograr un hormigón para el sector de la construcción con menos emisiones, pero con la misma rapidez a la hora de endurecerse y sin que incremente los presupuestos. ¿Es posible?

TE PUEDE INTERESAR

Electricidad en casa para todo el día: la pila más revolucionaria está hecha de cemento

Antonio Villarreal

“En los próximos años vamos a tener que construir mucho, tanto aquí como en los países en desarrollo, así que algunos investigadores nos planteamos cómo evitar unas emisiones que son prácticamente inevitables”, reconoce el catedrático de Química Inorgánica Miguel Ángel García Aranda en declaraciones a El Confidencial. El Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés) ha confiado en su proyecto a través de una ayuda ‘ERC Advanced Grant’, las más importantes que concede la Comisión Europea, para los próximos cinco años.

La situación de partida es muy difícil de cambiar. El cemento Portland “es el mejor con muchísima diferencia, porque endurece pronto y nos permite quitar los encofrados rápido”, asegura el experto. Además, no hay una alternativa con mejores propiedades para los estándares de construcción actuales: suficientemente fluido para amoldarse a las estructuras que se quieren edificar, con muy buena resistencia y una durabilidad que garantiza un mínimo de 100 años. Por si fuera poco, es la opción más barata. La enorme emisión de CO2 (hasta el 8% de todas las que genera el planeta) es el único argumento en contra y no parece suficiente a pesar de la necesidad de frenar el cambio climático.

Complejos análisis microscópicos

No obstante, ya se conocen cementos basados en Portland que generan muchas menos emisiones. Son mezclas que, en algunos casos, solo utilizan un 50% de este cemento, sustituyendo el resto por materiales con menor huella de carbono: por ejemplo, las cenizas volantes (residuos que proceden de las centrales térmicas) o arcillas calcinadas. El problema es que, “normalmente, los encofrados se quitan en un día, pero estos que son bajos en emisiones pueden requerir hasta tres días, así que no son competitivos”, comenta el experto.

Su propuesta es estudiar por qué estos materiales alternativos endurecen de forma más lenta y tratar de acelerar el proceso añadiendo ciertos aditivos, sustancias químicas y nanopartículas que modificarían sus propiedades. Lo primero es observarlos microscópicamente a través de técnicas que, generalmente, se emplean en disciplinas muy distintas. “Vamos a hacer tomografías, como los TAC de los hospitales”, apunta. El diagnóstico por imagen a través de rayos X se traslada al campo de la construcción y con un nivel de detalle espectacular, por debajo de una micra (milésima parte de un milímetro). Con la mezcla de cemento Portland y un 50% de otros componentes, los investigadores van a llenar pequeños tubitos listos para ser analizados en 3D.

Esta microscopía, al estar basada en rayos X de muy alta resolución, atraviesa la materia y permite ver todo el conjunto para comprender el proceso de endurecimiento del cemento. “Tenemos que entender bien el mecanismo, tener un conocimiento científico profundo que explique por qué estos materiales son más lentos, con el objetivo de acelerar lo más posible, pero sin perjudicar la fluidez inicial y la durabilidad a largo plazo”, destaca García Aranda.

El catedrático de la Universidad de Málaga fue director científico del sincrotrón ALBA (un complejo acelerador de electrones situado en Cerdanyola del Vallès, Barcelona) entre 2013 y 2019, una experiencia que resultó decisiva para encarar este proyecto, además de presidente del consejo del Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón, en Grenoble (Francia) durante tres años. Este bagaje “me ha ensañado muchísimo”, reconoce, “ha sido imprescindible para tener esta idea, porque me ofreció una panorámica general de las nuevas técnicas”.

Una nueva fórmula

En cualquier caso, la cuestión es cómo mejorar los resultados si se incluyen esos materiales con menores emisiones de CO2. La mezcla del cemento con agua (técnicamente, hidratación) se puede acelerar por medio de diversos elementos. “Hay muchos, pero casi todos dan problemas, así que nosotros solo vamos a trabajar con dos que, al menos, no perjudican la durabilidad”, explica el experto. La primera opción es un grupo de compuestos químicos orgánicos denominados alcanolaminas. “Tienen un mecanismo muy complejo y hay que estudiarlas muy bien para conseguir lo que queremos”, es toda una familia de compuestos que se conocen y son comerciales, pero no se entiende bien su mecanismo. La segunda alternativa son ciertas nanopartículas con las que sucede algo parecido: se comercializan, pero no se ha estudiado bien su funcionamiento. Basadas en calcio y silicio (silicato cálcico hidratado), “son inocuas” y eficaces, porque, precisamente, aparecen cuando fragua el cemento.

En definitiva, van a trabajar con materiales y compuestos que ya se conocen, pero cuyo funcionamiento aún no se entiende bien. La clave está en optimizar los procesos para que den resultados satisfactorios, de manera que se pueda aplicar en el mundo de la construcción. De hecho, García Aranda adelanta que, probablemente, la mejor opción pase por la combinación de todos estos elementos, aprovechando las sinergias tanto los compuestos químicos orgánicos como las nanopartículas.

TE PUEDE INTERESAR

El puente romano de Alcántara, primer lugar de España donde se usó el hormigón armado

I. H. V.

Estos agregados tienen un coste, aunque es relativamente pequeño. Incluir alcanolaminas y nanopartículas encarece el producto final, pero seguirá siendo muy competitivo, según las previsiones del proyecto, entre otras cosas, porque el cemento actual también va a incrementar su precio y esta mezcla reduce su utilización. Es probable que el resultado de las cuentas sea muy favorable en un futuro cercano, pero aun así tendrá que luchar contra la tradición: el cemento Portland —que fue llamado así porque su color se parece al de una piedra caliza que se extraía de la isla de Portland, al sur de Inglaterra— tiene exactamente 200 años de historia desde que fue patentado en 1824 por James Parker y Joseph Aspdin.

“Este sector es muy conservador y así tiene que ser, no puedes ser demasiado innovador y que le salgan grietas a un puente o se te caiga un hospital”, afirma el catedrático de Química Inorgánica. En el fondo, el proceso es similar a la salida al mercado de un fármaco: no puede tener efectos secundarios, así que la investigación es bastante lenta. “Esto también afecta a la vida de las personas, la seguridad tiene que estar garantizada”, apunta. A pesar de todo, la construcción innova y, de hecho, reducir su huella es uno de los asuntos centrales, que se abordan desde diversos puntos de vista.

En este caso, “yo no tengo excusa”, reconoce, porque a diferencia de la inmensa mayoría de los científicos españoles en la mayor parte de las disciplinas, “tengo el apoyo y tengo la financiación”, afirma García Aranda, que dispone de 2,5 millones de euros para desarrollar la experimentación y contratar a seis nuevos investigadores, tres estudiantes de doctorado y otros tres posdoctorales.