El hormigón que cambiará la construcción: es un 30% más fuerte gracias a este popular ingrediente

Cada año, en el mundo se utilizan 30.000 millones de toneladas de hormigón, una demanda que sigue aumentando y crece a más velocidad que la del acero o la madera. Es un material barato, versátil y duradero, pero tiene un alto coste para el medioambiente: por cada tonelada que se fabrica de hormigón se liberan 600 kilos de dióxido de carbono a la atmósfera. Por eso, en los últimos años científicos de todas partes del globo, España incluida, buscan nuevas maneras de producir hormigón o añadirle propiedades insólitas, como el almacenamiento de energía.

Los últimos en aportar su granito de arena, nunca mejor dicho, son los ingenieros australianos detrás de una nueva receta para fabricar hormigón un 30% más resistente que el tradicional. ¿Su ingrediente secreto? Los posos del café debidamente tratados, que tendrían así una segunda vida y también reducirían los residuos que acaban en el vertedero.

El estudio, publicado en la revista Journal of Cleaner Production, ha sido llevado a cabo científicos de la Universidad RMIT de Melbourne, con el investigador postdoctoral Rajeev Roychand como autor principal. "La inspiración de nuestro trabajo fue encontrar una forma innovadora de utilizar las grandes cantidades de residuos de café en los proyectos de construcción en lugar de que vayan a parar a los vertederos, para dar al café un doble uso", señaló Roychand en un comunicado de prensa.

Hormigón más fuerte

Al principio hablábamos del hormigón pero, ¿qué pasa con el café? Las cápsulas Nespresso y los nuevos cafés de especialidad han aumentado el consumo mundial del café, cuyos residuos se acercan a los 10.000 millones de kilos al año. Eso implica también un importante gasto energético y la emisión de gases de efecto invernadero en la eliminación de los restos orgánicos.

Además, como argumentan los investigadores australianos en su estudio, "mantener un suministro sostenible de arena plantea retos críticos y duraderos debido a la naturaleza finita de los recursos y al impacto medioambiental asociado a su extracción". Por eso, el sector de la construcción tiene que explorar materias primas alternativas para garantizar su sostenibilidad a largo plazo.

El grupo de investigadores responsable en el estudio Carelle Mulawa-Richards / RMIT University Omicrono

Por eso, Roychard y su equipo empezaron a trabajar en el tratamiento de esos residuos del café, que no se podían aplicar directamente a la mezcla en sustitución de la arena. Debido a su fina granulometría, este material ya se había investigado para algunas aplicaciones civiles y de construcción, pero los ingenieros de la RMIT querían ir un paso más allá.

Primero recogieron los residuos del café de diferentes cafeterías de Melbourne y los secaron para eliminar la humedad. Luego introdujeron el material en bandejas de aluminio, selladas posteriormente por todos los lados. Para permitir la salida de gases durante la descomposición térmica resultante de la pirólisis, perforaron pequeños microagujeros en el aluminio en lugares aleatorios.

Distintas muestras

Para probar su eficiencia a distintas temperaturas, calentaron hasta 12 muestras, unas sin tratar, otras calentadas a 350 °C y otras a 500 ºC, durante un período de 2 horas, para 'forzar' los enlaces estructurales con la matriz de cemento. El objetivo de este tratamiento era crear biocarbón o biomasa de origen vegetal, para estudiar posteriormente el comportamiento mecánico y microestructural del hormigón resultante.

Las diferentes muestras se incorporaron a cemento Portland ordinario, en proporciones de entre el 5% y el 20% como sustitutos de la arena. A continuación, el hormigón fresco se vertió en moldes, se curó a temperatura ambiente durante 24 horas, se desmoldó y se curó en un depósito de agua.

[El hormigón que cambiará la construcción: repara las grietas en edificios y carreteras por sí mismo]

Para comprobar la resistencia a la compresión del hormigón resultante, es decir, el esfuerzo máximo que puede soportar un material sólido sin fracturarse, los investigadores analizaron cada muestra en el laboratorio mediante técnicas como la difracción de rayos X y un microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés). 

Los resultados indicaron que, de las mezclas utilizadas, la que sustituyó el 15% de arena por restos de café pirolizados a 350 ºC ofrecía las mejores características. De hecho, mientras otras combinaciones debilitaban la estructura del hormigón, esta logró un aumento del 29,3% de la resistencia a la compresión.

Imágenes de las muestras de hormigón a través de un microscopio de electrones RMIT University Omicrono

De momento la investigación está aún en sus primeras fases y faltan estudios de campo. Sin embargo, los investigadores se apoyan en los prometedores resultados de sus experimentos para anunciar que el 100% de las 75.000 toneladas de residuos de café que llegan cada año a los vertederos de Australia podrían utilizarse para obtener un hormigón más resistente y duradero.

De hecho, ya están trabajando con varios ayuntamientos de varias regiones australianas, que se han puesto en contacto con ellos para luchar contra la eliminación de residuos orgánicos. "Ya nos han contratado para sus próximos proyectos de infraestructuras que incorporen formas pirolizadas de distintos residuos orgánicos".

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