El cemento es uno de los materiales artificiales más utilizados en el planeta, pero tiene dos problemas. El primero, ambiental, ya que su producción emita una notable cantidad de gases de efecto invernadero. El segundo, la escasez de materias primas como la arena, cuyo minado también tiene un impacto ambiental.
Un nuevo material. Un equipo de investigadores de la Northwestern University y de la empresa ️CEMEX Innovation Holding ha desarrollado un nuevo material de construcción a través de un proceso que combina agua marina, dióxido de carbono (CO2) y electricidad.
Este nuevo material puede ser usado en la producción de cemento y hormigón y, según sus desarrolladores, en su producción captura más CO2 del que emite. Es por eso que el nuevo material tiene la capacidad de hacer la producción de cemento y hormigón más sostenible.
Agua salada, CO2 y corriente. El método para crear el nuevo material comienza introduciendo electrodos en el agua salada para hacer circular por ella una corriente eléctrica que separa las moléculas de agua en gas hidrógeno e iones de hidróxido. Según explican los responsables del desarrollo, mientras circula la corriente, se añaden al agua burbujas CO2 con el fin de cambiar la composición química del agua aumentando la concentración de iones de bicarbonato.
Los iones de estos dos compuestos (hidróxido y bicarbonato) reaccionan con otros iones que pueden encontrarse disueltos en el agua marina, como calcio y magnesio. De estas reacciones químicas surgen tanto carbonato de calcio ( CaCO3) como hidróxido de magnesio. El primer compuesto, continúa explicando el equipo, es en sí mismo un sumidero de carbono; el segundo, por otra parte, es capaz de capturar carbono adicional interactuando con las moléculas de CO2.
Copiando a la naturaleza. Según destacan sus desarrolladores, el proceso es similar al que emplean corales y moluscos para construir sus estructuras y conchas. La diferencia clave es que estos animales utilizan su propio metabolismo en lugar de energía eléctrica para detonar el proceso químico.
Distintos usos. El material resultante, una mezcla de carbonato de calcio e hidróxido de magnesio, puede utilizarse como sustituto de la arena o de la gravilla empleadas en la fabricación de hormigón, pero también puede utilizarse para producir cemento, yeso e incluso pintura.
Más control. El material resultante tiene una importante ventaja y es que sus propiedades pueden ser alteradas introduciendo pequeños cambios en el proceso de elaboración como la corriente y su voltaje, o la duración de la inyección de CO2, entre otros. Así es posible lograr una sustancia más porosa o más densa y dura.
Los detalles del proceso y sus resultados fueron publicados en un artículo en la revista Advanced Sustainable Systems.
Optimizando la captura de CO2. Otro factor importante es el ratio de carbonato de calcio e hidróxido de magnesio obtenido en el material resultante. De este ratio depende, por ejemplo, la cantidad capturada de dióxido de carbono. Según explican los desarrolladores, una mezcla 50/50 de los compuestos puede permitir capturar una tonelada de CO2 por cada dos toneladas de material.
Un residuo más inocuo. El proceso, como señalábamos al principio, comienza con la separación de las moléculas del agua. Esto genera, además de los iones empleados para desatar las posteriores reacciones químicas, hidrógeno. Este gas no solo resulta inocuo sino que también puede ser utilizado como reserva de energía.
Eso sí, debido a que la electricidad es parte del proceso de manufactura de este material, siembre hay que tener en cuenta que las emisiones netas de su producción dependerán del mix energético. Es decir, si la energía empleada en el proceso emite CO2 que no es capturado, parte de la captura se perdería.
Otro detalle a tener en cuenta es que buena parte de las emisiones de CO2 asociadas a la producción de cemento se generan en una etapa distinta de su fabricación, cuando la arena se tritura con la la piedra caliza y se calienta a altas temperaturas capaces de descomponer el carbonato cálcico. Este problema se da si se emplea el material en la creación del cemento y no cuando se mezcla después con este en la producción de hormigón.
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Imagen | Northwestern University
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