El hormigón es el material artificial más utilizado, de uso común en edificios, carreteras, puentes y plantas industriales. Pero la producción del cemento Portland necesario para hacer concreto representa entre el 5 y el 8% de todas las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Existe un cemento más ecológico conocido como MOC (cemento de oxicloruro de magnesio), pero su escasa resistencia al agua ha limitado su uso, hasta ahora. Hemos desarrollado un MOC resistente al agua, un cemento "verde" que podría contribuir en gran medida a reducir las emisiones de la industria de la construcción y hacerla más sostenible.

Producir una tonelada de cemento convencional en Australia emite alrededor de 0,82 toneladas de dióxido de carbono (CO ₂ ). Porque la mayor parte del CO ₂ se libera como resultado de la reacción química que produce el cemento, las emisiones no se reducen fácilmente. A diferencia de, MOC es una forma diferente de cemento que es carbono neutral.

¿Qué es exactamente MOC?

MOC se produce mezclando dos ingredientes principales, polvo de óxido de magnesio (MgO) y una solución concentrada de cloruro de magnesio (MgCl ₂ ). Estos son subproductos de la minería de magnesio.

Muchos paises, incluyendo China y Australia, tener muchos recursos de magnesita, así como agua de mar, del cual tanto MgO como MgCl ₂ podría obtenerse.

Es más, MgO puede absorber CO ₂ de la atmósfera. Esto hace que MOC sea verdaderamente ecológico, cemento neutro en carbono.

MOC también tiene muchas propiedades de material superiores en comparación con el cemento convencional.

La resistencia a la compresión (capacidad para resistir la compresión) es la propiedad del material más importante para los materiales de construcción cementosos como el cemento. MOC tiene una resistencia a la compresión mucho más alta que el cemento convencional y esta impresionante resistencia se puede lograr muy rápidamente. El fraguado rápido de MOC y la ganancia de resistencia temprana son muy ventajosos para la construcción.

Aunque MOC tiene muchos méritos, hasta ahora ha tenido poca resistencia al agua. El contacto prolongado con el agua o la humedad degrada gravemente su resistencia. Esta debilidad crítica ha restringido su uso a aplicaciones de interior como baldosas, paneles decorativos, tableros de aislamiento acústico y térmico.

¿Cómo se desarrolló la resistencia al agua?

Un equipo de investigadores, dirigido por Yixia (Sarah) Zhang, ha estado trabajando para desarrollar un MOC resistente al agua desde 2017 (cuando estaba en UNSW Canberra).

Para mejorar la resistencia al agua, el equipo agregó subproductos industriales como cenizas volantes y humo de sílice al MOC, así como aditivos químicos.

Las cenizas volantes son un subproducto de la industria del carbón; hay muchas en Australia. La adición de cenizas volantes mejoró significativamente la resistencia al agua de MOC. La resistencia a la flexión (capacidad para resistir la flexión) se retuvo por completo después de remojar en agua durante 28 días.

Para retener aún más la resistencia a la compresión bajo el ataque del agua, el equipo agregó humo de sílice. El humo de sílice es un subproducto de la producción de silicio metálico o aleaciones de ferrosilicio. Cuando se combinaron cenizas volantes y humo de sílice con pasta MOC (15% de cada aditivo), La resistencia a la compresión total se retuvo en agua durante 28 días.

Tanto las cenizas volantes como el humo de sílice tienen un efecto similar de llenar la estructura de los poros en MOC, haciendo el cemento más denso. Las reacciones con la matriz MOC forman una fase similar a un gel, que contribuye a la repelencia al agua. Las partículas extremadamente finas, gran área de superficie y sílice de alta reactividad (SiO ₂ ) El contenido de humo de sílice lo convierte en una sustancia aglutinante eficaz conocida como puzolana. Esto ayuda a darle al hormigón una alta resistencia y durabilidad.

Aunque el MOC desarrollado hasta ahora tenía una excelente resistencia al agua a temperatura ambiente, se debilitó rápidamente cuando se remojó en agua tibia. El equipo trabajó para superar esto mediante el uso de aditivos químicos orgánicos e inorgánicos. La adición de ácido fosfórico y fosfatos solubles mejoró enormemente la resistencia al agua caliente.

Más de tres años el equipo ha logrado un gran avance en el desarrollo de MOC como cemento verde. La resistencia del hormigón se calcula utilizando megapascales (MPa). El MOC logró una resistencia a la compresión de 110 MPa y una resistencia a la flexión de 17 MPa. Estos valores son algunas veces superiores a los del cemento convencional.

El MOC puede retener completamente estas fortalezas después de ser remojado en agua durante 28 días a temperatura ambiente. Incluso en agua caliente (60˚C), el MOC puede retener hasta el 90% de su resistencia a la compresión y flexión después de 28 días. Los valores permanecen tan altos como 100 MPa y 15 MPa respectivamente, aún mucho mayores que para el cemento convencional.

¿MOC reemplazará al cemento convencional?

Entonces, ¿podría MOC reemplazar el cemento convencional algún día? Parece muy prometedor. Se necesita más investigación para demostrar la viabilidad de los usos de este cemento verde y de alto rendimiento en, por ejemplo, hormigón.

Cuando el hormigón es el principal componente estructural, se debe utilizar refuerzo de acero. La corrosión del acero en MOC es un problema crítico y un gran obstáculo que superar. El equipo de investigación ya ha comenzado a trabajar en este tema.

Si este problema se puede resolver, MOC puede cambiar las reglas del juego para la industria de la construcción.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.