El hormigón flexible creado en la Universidad de Michigan permite estructuras más delgadas con menos necesidad de refuerzo de acero. Crédito:Joseph Xu / Facultad de Ingeniería de la Universidad de Michigan
Uno de los grandes contribuyentes al cambio climático está justo debajo de sus pies, y transformarlo podría ser una solución poderosa para mantener los gases de efecto invernadero fuera de la atmósfera.
La producción de cemento, el elemento de unión en hormigón, representó el 7% del total de las emisiones globales de dióxido de carbono en 2018. El hormigón es uno de los recursos más utilizados en la Tierra, con un estimado de 26 mil millones de toneladas producidas anualmente en todo el mundo. No se espera que la producción disminuya durante al menos dos décadas más.
Dada la escala de la industria y sus emisiones de gases de efecto invernadero, Las tecnologías que pueden reinventar el hormigón podrían tener profundos impactos en el cambio climático.
Como ingenieros que trabajan en temas relacionados con la infraestructura y la construcción, Hemos estado diseñando la próxima generación de tecnología de concreto que puede reducir la huella de carbono de la infraestructura y aumentar la durabilidad. Eso incluye CO 2 -Hormigón infundido que bloquea los gases de efecto invernadero y puede ser más resistente e incluso flexible.
La industria está lista para un cambio dramático, particularmente con la administración de Biden prometiendo invertir mucho en proyectos de infraestructura y reducir las emisiones de EE. UU. al mismo tiempo. Sin embargo, poner CO 2 trabajar en hormigón a gran escala de una manera que reduzca drásticamente las emisiones, se deben tener en cuenta todas sus emisiones relacionadas.
Repensar el hormigón
El hormigón se compone de materiales agregados, principalmente rocas y arena, junto con cemento y agua.
Debido a que aproximadamente el 80% de la huella de carbono del hormigón proviene del cemento, los investigadores han estado trabajando para encontrar materiales sustitutos.
El dióxido de carbono puede constituir un porcentaje significativo de la masa de hormigón. Crédito:Lucca Henrion / Universidad de Michigan, CC BY-ND
Los subproductos industriales como la escoria de hierro y las cenizas volantes de carbón se utilizan ahora con frecuencia para reducir la cantidad de cemento necesaria. El hormigón resultante puede tener emisiones significativamente más bajas debido a ese cambio. Aglutinantes alternativos, como arcilla calcinada de piedra caliza, también puede reducir el uso de cemento. Un estudio encontró que el uso de piedra caliza y arcilla calcinada podría reducir las emisiones en al menos un 20% y al mismo tiempo reducir los costos de producción.
Aparte de desarrollar cementos mixtos, los investigadores y las empresas se están centrando en formas de utilizar el CO capturado 2 como ingrediente del propio hormigón, encerrándolo y evitando que entre a la atmósfera. CO 2 se puede agregar en forma de agregados o inyectar durante la mezcla. Curado por carbonatación, también conocido como CO 2 curación, También se puede utilizar después de que se haya colado el hormigón.
Estos procesos convierten CO 2 de un gas a un mineral, creando carbonatos sólidos que también pueden mejorar la resistencia del hormigón. Eso significa que las estructuras pueden necesitar menos cemento, Reducir la cantidad de emisiones relacionadas. Empresas como CarbonCure y Solidia han desarrollado tecnologías para utilizar estos procesos para el hormigón vertido en las obras y en el hormigón prefabricado. como bloques de cemento y otros materiales de construcción.
En la Universidad de Michigan, estamos trabajando en composites que producen un material de hormigón flexible que permite más delgados, estructuras menos frágiles que requieren menos refuerzo de acero, reduciendo aún más las emisiones de carbono relacionadas. El material se puede diseñar para maximizar la cantidad de CO 2 se puede almacenar mediante el uso de partículas más pequeñas que reaccionan fácilmente con el CO 2 , convirtiéndolo en mineral.
El co 2 -El hormigón flexible a base de hormigón se puede utilizar para edificios en general, infraestructura de agua y energía, así como infraestructura de transporte. Se utilizó hormigón flexible en la torre Kitahama de 61 pisos en Osaka, Japón, y losas de puentes de carreteras en Ypsilanti, Michigan.
El desafío de las emisiones del ciclo de vida
Estas tecnologías de vanguardia pueden comenzar a abordar la huella de carbono de la infraestructura de concreto, pero aún existen barreras.
En un estudio publicado el 8 de febrero, tres de nosotros analizamos las emisiones del ciclo de vida de la infusión de CO 2 en concreto y descubrió que las estimaciones no siempre tenían en cuenta las emisiones de CO 2 capturar, transporte y uso. Con colegas, Creamos estrategias para asegurar que el curado del carbono tenga un fuerte beneficio de emisiones.
Gran parte de la infraestructura de América del Norte se encuentra en mal estado. Crédito:Achim Herring / Wikimedia Commons, CC BY
En general, recomendamos desarrollar un CO estándar 2 protocolo de curado. Los experimentos de laboratorio muestran que el CO 2 el curado puede mejorar la resistencia y durabilidad del hormigón, pero los resultados varían con los procedimientos de curado específicos y las mezclas de concreto. La investigación puede mejorar las condiciones y el tiempo de los pasos en el proceso de curado para aumentar el desempeño del concreto. El uso de electricidad, la mayor fuente de emisiones durante el curado, también se puede reducir simplificando el proceso y posiblemente utilizando calor residual.
Mezclas de hormigón avanzadas, hormigón flexible en particular, Ya comenzamos a abordar estos problemas aumentando la durabilidad.
Fusión de infraestructura y política climática
En 2020, una amplia gama de empresas anunció medidas para reducir sus emisiones. Sin embargo, Las políticas gubernamentales de inversión y adquisiciones siguen siendo necesarias para transformar la industria de la construcción.
Los gobiernos locales están dando los primeros pasos. Han surgido en todo el país normas y proyectos de "hormigón con bajo contenido de carbono" para reducir la cantidad de cemento en el hormigón, incluso en el condado de Marin, California; Hastings-on-Hudson, Nueva York; y un piloto de acera en Portland, Oregón.
En Nueva York y Nueva Jersey, Los legisladores han propuesto políticas a nivel estatal que proporcionarían descuentos en los precios en el proceso de licitación a las propuestas con las emisiones más bajas de concreto. Estas políticas podrían servir como modelo para reducir las emisiones de carbono de la producción de hormigón y otros materiales de construcción.
Nacionalmente, el desmoronamiento de la infraestructura administrada por el gobierno federal ha sido una crisis en constante crecimiento. La administración Biden podría comenzar a abordar esos problemas, así como el cambio climático, y crear empleos a través de un programa de infraestructura estratégica.
El secretario de Transporte, Pete Buttigieg, declaró recientemente que había "enormes oportunidades para la creación de empleo, la equidad y los logros climáticos cuando se trata de hacer avanzar la infraestructura de Estados Unidos ”. Se podrían seguir políticas que eleven el concreto bajo en carbono a una solución climática a nivel nacional.
Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original. 
