El hormigón genera enormes volúmenes de gases de efecto invernadero. Es por eso que los investigadores están buscando producir formas más ecológicas de este importante material de construcción. Crédito:Shutterstock
"La industria de la construcción emite enormes volúmenes de CO 2 ", dice la investigadora de SINTEF Simone Balzer Le, quien forma parte de un equipo de investigación interdisciplinario que actualmente desarrolla un cemento biológico llamado BioZEment. "La fabricación de cemento, que es un agente aglutinante en el hormigón, por sí solo representa más del cinco por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero ".
Sin emisiones, sin calentamiento
En la producción de cemento convencional, la piedra caliza se calienta a una temperatura de 1450 grados. El proceso se llama calcinación y da como resultado la liberación de grandes volúmenes de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en forma de CO. 2 .
"Actualmente hay muchas formas de reducir estos volúmenes, "dice Balzer Le." Nuestras opciones incluyen capturar el CO 2 gas, sustituyendo parcialmente el cemento por otro aglutinante, o encontrar una forma de hacer cemento sin calentar. Este es el enfoque que estamos utilizando en el desarrollo de BioZEment, " ella dice.
Si los investigadores logran avanzar en este último enfoque, puede tener una influencia masiva en la reducción de los volúmenes de emisiones de GEI producidas por el sector de la construcción.
"Nuestras estimaciones indican que el uso de este material podría reducir las emisiones globales hasta en un 80 por ciento en comparación con el cemento convencional, aunque BioZEment no se puede utilizar para todas las aplicaciones de construcción en su forma actual. Sin embargo, podrá contribuir a los esfuerzos colectivos del sector de la construcción para reducir el CO 2 emisiones.
El hormigón a base de bacterias se compone de arena, piedra caliza finamente molida y dos bacterias específicas, mezclado con agua, urea y nutrientes para las bacterias. Aquí está Simone Balzer Le en su laboratorio. Crédito:Håvard Egge
Bacterias en lugar de calentar
El proceso comienza mezclando partículas de piedra caliza molidas y arena de forma convencional. Pero en lugar de calentar la piedra caliza, se agregan bacterias específicas, que los investigadores han descubierto cerca de una cantera de piedra caliza en Verdal, Noruega.
"Las bacterias producen ácidos orgánicos, incluyendo ácido láctico y acético, "dice Balzer Le." Estos ayudan a reducir el valor de pH de la mezcla y así disuelven parcialmente la piedra caliza, liberando iones de calcio y carbonato ".
"El segundo paso consiste en mezclar arena con otra forma de bacteria en un molde y alimentarlo con la mezcla preparada de piedra caliza y urea parcialmente disueltas. Estas bacterias producen una enzima que divide la urea, lo que hace que el pH aumente nuevamente. En tales condiciones, el calcio se forma junto con los cristales de carbonato de calcio, y son estos cristales los que actúan como aglutinante en el hormigón a base de bacterias, " ella explica.
Después de secar, el material del molde se solidifica. En esencia, este método es una extensión del conocido proceso biogeoquímico conocido como Precipitación de Calcita Inducida por Microbios (MICP). El carbonato de calcio se precipita como resultado de la interacción entre los minerales naturales y el metabolismo bacteriano. Se utiliza MICP, entre otras cosas, por la empresa americana bioMASON para la fabricación y estabilización de subsuelos.
"La ventaja de nuestro enfoque es que tanto el calcio como el carbonato se derivan de la piedra caliza, lo que nos permite reducir el uso de urea en comparación con otra forma de MICP comúnmente aplicada que obtiene su carbonato únicamente de la urea, "dice Balzer Le.
Crédito:Håvard Egge
Empiece por hacer ladrillos
Los investigadores han estado investigando varias formas diferentes de aplicar esta tecnología. Lo más probable es que el enfoque más sencillo sea fabricar ladrillos a base de bacterias, que probablemente costará sólo un diez por ciento más de fabricar que los ladrillos estándar.
"Hacer ladrillos nos permitirá desarrollar el proceso, pero también estamos buscando aplicaciones más comerciales del material que reducirán los costos de producción, ", dice Balzer Le." El escenario más realista será hacer ladrillos fabricados comercialmente que puedan transportarse directamente desde una fábrica a un sitio de construcción, " ella dice.
Práctico y reciclable
Es demasiado pronto para decir cómo se comportará este cemento biológico en términos de calidad.
"No será tan fuerte como los hormigones convencionales, pero hay aplicaciones en las que la resistencia del material probablemente será más que adecuada, "dice Balzer Le, agregando que hay muchas formas potenciales de fortalecer los hormigones BioZEment. Estos incluyen una variedad de tipos de refuerzo que utilizan aluminio o fibras de celulosa derivadas de la madera, ambos harán que el material sea práctico para varias aplicaciones diferentes.
Los investigadores también reconocen el potencial de reciclar BioZEment.
"Esto resultará en un menor uso de materias primas, haciendo de este un campo de investigación muy interesante para nosotros, "dice Balzer Le.
