El hormigón que cambiará la construcción: está impreso en 3D, captura un 142 % más de carbono y "es igual de resistente"

El sector de la construcción, de gran importancia en España, está en la búsqueda constante de nuevos materiales que cambien la industria. Gracias al avance tecnológico ya se han ideado alternativas: desde ladrillos que aprovechan los residuos de caña de azúcar hasta un hormigón con orina humana.

A ellos se suma un hormigón ideado por un equipo de investigadores de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia (Estados Unidos) que cambiará la construcción y es que está impreso en 3D, captura un 142% más de carbono que los materiales tradicionales y es extremadamente resistente.

El hormigón sigue siendo hoy en día el material de construcción más utilizado del mundo, pero tiene un importante problema: cuenta con un gran impacto ambiental, ya que alrededor del 9% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero provienen directa o indirectamente de su producción.

El nuevo bambú que jubilará al hormigón: triplica la resistencia del acero y se usará para construir una torre de 7 plantas

Para tratar de combatirlo, el equipo multidisciplinar de investigadores ha dado con una posible solución: un nuevo e ingenioso hormigón biofundido con microalgas fósiles que está impreso en 3D, cumple con los requisitos estructurales y captura más dióxido de carbono (CO₂) del que emite su producción.

Un hormigón que está inspirado en la arquitectura fosilizada de las algas microscópicas que es ligero, estructuralmente sólido y utiliza menos cemento sin comprometer las métricas de resistencia a la compresión, según la investigación publicada en la revista Advanced Functional Materials.

Hecho con microalgas fósiles

Este nuevo hormigón es "especialmente prometedor" y su "receta secreta" se basa en la tierra de diatomeas (DE), que es una sustancia pulverulenta de origen natural que se obtiene a partir de los restos fosilizados de las diatomeas, que son unas antiguas microalgas de caparazón duro.

A la hora de utilizarla en la ingeniería de materiales, esta sustancia es ligera, tiene una gran superficie y una porosidad favorable, por lo que es ideal para absorber dióxido de carbono. "Normalmente, si se aumenta la superficie o la porosidad, se pierde resistencia", señala el investigador Shu Yang en un comunicado.

Varios bloques del hormigón impreso en 3D. Universidad de Pensilvania Omicrono

"Pero en este caso fue al contrario: la estructura se hizo más resistente con el tiempo", continúa. A diferencia de los aditivos tradicionales, la tierra de diatomeas mejora la reología del hormigón, es decir, cómo fluye y se comporta durante el proceso de impresión.

Gracias a esto se pueden fabricar estructuras complejas sin comprometer la resistencia de este material, pudiendo crear formas geométricas inspiradas en patrones naturales, como las superficies mínimas periódicas, que aumentan la superficie de captura de carbono en más de un 500%.

Los ladrillos que jubilarán al hormigón: permiten levantar muros hasta un 40% más rápido con un sistema como los Legos

Otra de las ventajas de este nuevo hormigón es que, al reducir hasta un 60% la cantidad de material necesario, se disminuye el uso de cemento. Durante las pruebas, el equipo de investigadores vio que su diseño lograba "una conversión de CO₂ un 30 % mayor cuando se refinaba aún más la geometría".

Y lo sorprendente es que lo hacía "manteniendo una resistencia similar a la del hormigón tradicional". Inicialmente los investigadores idearon una "pasta cementosa" lo suficientemente fluida como para que se pudiera imprimir en 3D.

Una impresora imprimiendo el hormigón. Universidad de Pensilvania Omicrono

Para ello usaron una mezcla de cemento Portland, arena fina y humo de sílice. Después usaron la impresión 3D para crear estructuras en forma de celosía inspiradas en la obra de la naturaleza en la formación de huesos y conchas.

Unas formas que proporcionan tanto el espacio para captar carbono como la integridad estructural del hormigón tradicional. Por último añadieron una capa de hidróxido de calcio para potenciar sus propiedades de captura de CO₂.

Escalable e imprimible

Tras el estudio los investigadores lograron dar con un nuevo hormigón escalable e imprimible que cumple con su función estructural al mismo tiempo que extrae carbono de la atmósfera sin necesidad de procesos complejos ni altos costes.

"No se trataba solo de estética o de reducir la masa, sino de descubrir una nueva lógica estructural. Pudimos reducir el material en casi un 60 % y seguir soportando la carga, lo que demuestra que es posible hacer mucho más con mucho menos", afirma el coautor principal Masoud Akbarzadeh.

El profesor Masoud Akbarzadeh junto con varios bloques del hormigón. Universidad de Pensilvania Omicrono

Actualmente los investigadores están probando este hormigón en elementos estructurales a escala real, como pavimentos, paneles de fachadas y elementos portantes, obteniendo unos resultados prometedores. También están investigando el uso de tierra de diatomeas con otros compuestos.

Esto último servirá para comprobar si las diatomeas son capaces de ofrecer más cosas. "Queremos llevar esta idea más allá. ¿Y si pudiéramos eliminar el cemento por completo? ¿O utilizar los flujos de residuos como componente reactivo?", indica Yang.

La nueva madera que jubilará al plástico y será clave en la construcción de hospitales: "Es más resistente a los microbios"

"En el momento en que dejamos de pensar en el hormigón como algo estático y empezamos a verlo como algo dinámico, como algo que reacciona a su entorno, se abrió ante nosotros un mundo completamente nuevo de posibilidades", añade.

Lo que queda claro es que la capacidad de imprimir estructuras con voladizos pronunciados, sin necesidad de encofrados, abre una gran variedad de posibilidades en el camino hacia un diseño arquitectónico sostenible.