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Desde su laboratorio en un parque empresarial de la ciudad de Nottingham, el profesor Sid Pourfalah se encuentra a s贸lo 15 minutos en coche del lugar donde, hasta hace poco, la 煤ltima central el茅ctrica de carb贸n que quedaba en el Reino Unido produc铆a nubes de vapor blanco desde sus ocho distintivas torres de refrigeraci贸n.

Visible a kil贸metros a la redonda, la central el茅ctrica de Ratcliffe-on-Soar, construida en 1967, finalmente ces贸 sus operaciones el 30 de septiembre de 2024, convirtiendo al Reino Unido en la primera gran econom铆a del mundo en eliminar gradualmente el carb贸n de la generaci贸n el茅ctrica nacional.

Pero aunque el cierre de Ratcliffe ha sido aclamado como una victoria para la energ铆a m谩s limpia en general, significa problemas para la industria de la construcci贸n del pa铆s, que hab铆a estado dependiendo de las cenizas volantes que produc铆a como desecho para reducir la huella de carbono del hormig贸n que utiliza (ver recuadro).

Vista a茅rea de la central el茅ctrica de Ratcliffe-on-Soar, en Ratcliffe-on-Soar, Nottinghamshire, Gran Breta帽a, en septiembre de 2024. Foto: Reuters/Molly Darlington

鈥淓l hormig贸n es la segunda sustancia m谩s utilizada en la Tierra despu茅s del agua y el material de construcci贸n m谩s utilizado en el planeta鈥�, afirma Pourfalah, fundador y director ejecutivo de Concrete4Change, una start-up de tecnolog铆a ecol贸gica cuyo objetivo es descarbonizar el hormig贸n. 鈥淓n la actualidad, a nivel mundial, como civilizaci贸n, consumimos alrededor de tres toneladas de hormig贸n por persona al a帽o鈥�.

鈥淎 nivel mundial, el hormig贸n es responsable de alrededor del 8% de las emisiones de carbono cada a帽o鈥�, a帽ade. 鈥淟a mayor parte de esa cantidad proviene del cemento que hay dentro del hormig贸n, porque es inherente al material. Por eso, la gente ha estado tomando desechos de una industria diferente y reemplazando parte del cemento para intentar reducir las emisiones generales鈥�.

Como actualmente no hay centrales el茅ctricas a carb贸n en funcionamiento en el Reino Unido, las empresas que producen los bloques de hormig贸n prefabricados que se utilizan en la construcci贸n est谩n teniendo que tomar la medida improbable (y con gran consumo de carbono) de importar sus cenizas volantes desde China.

Para los contratistas y constructores, que se encuentran bajo una presi贸n cada vez mayor para reducir sus emisiones de carbono, una proporci贸n significativa de las cuales provienen de los materiales de construcci贸n que utilizan, esto es importante. El uso de hormig贸n que utiliza una proporci贸n significativa de cenizas volantes puede clasificarse como "bajo en carbono" y, por lo tanto, reduce las toneladas de di贸xido de carbono equivalente que los contratistas deben sumar para calcular sus emisiones de alcance 3.

Muchas de las principales empresas de construcci贸n del Reino Unido y Europa ya han anunciado que est谩n utilizando mezclas de hormig贸n con bajas emisiones de carbono en sus proyectos. Entre ellas se encuentran el gigante sueco Skanska, el contratista con sede en el Reino Unido Laing O'Rourke, la empresa austriaca Strabag y el gigante franc茅s Vinci.

驴Qu茅 es el hormig贸n bajo en carbono?

Las cenizas volantes son toda la suciedad que queda en el fondo de la c谩mara de combusti贸n de una central el茅ctrica de carb贸n. Durante gran parte de la era industrial, eran uno de los principales componentes del humo que sal铆a de las f谩bricas y causaba manchas negras en la ropa tendida. Pero en los 煤ltimos 70 a帽os, las normas de calidad del aire cada vez m谩s estrictas han obligado a los propietarios de las plantas a filtrar sus emisiones y recoger las cenizas y almacenarlas.

Desde la 茅poca romana, los constructores han ido a帽adiendo ceniza y otras cosas a la mezcla, ya sea para hacerla m谩s fuerte, m谩s f谩cil de verter o, desde la d茅cada de 1990, para reducir costos y emisiones de carbono.

En la actualidad, las cenizas volantes de las centrales el茅ctricas de carb贸n son el aditivo para hormig贸n m谩s utilizado (t茅cnicamente conocido como material cementicio complementario o SCM). Suele ser menos costoso que el cemento y, seg煤n para qu茅 se utilice y d贸nde se utilice, puede sustituir hasta el 60 % del cemento Portland en una mezcla (aunque lo m谩s habitual es entre el 15 % y el 25 %).

El profesor Sid Pourfalah (centro) y sus colegas investigan el hormig贸n en su laboratorio de Nottingham. Foto: Concrete4Change

Investigadores de las Universidades de Lahore y Guayaquil descubrieron que al reemplazar el 10%, 20% o 30% del cemento de cal tradicional con cenizas volantes se redujo el potencial de calentamiento global en un 9%, 19% y 29% respectivamente y se aument贸 la resistencia del concreto.

Pero como otros pa铆ses se disponen a seguir el ejemplo del Reino Unido y cambiar la generaci贸n de electricidad a fuentes m谩s limpias, la cantidad de cenizas volantes disponible para la producci贸n de hormig贸n disminuir谩 en muchas regiones, lo que har谩 que sea m谩s dif铆cil conseguirlas y m谩s caras.

La medida est谩 provocando una b煤squeda fren茅tica de alternativas adecuadas a las cenizas volantes para a帽adirlas a las mezclas de hormig贸n, a medida que los fabricantes introducen otros productos similares, como escoria de alto horno o humo de s铆lice de acer铆as, tiza o pizarra.

Tambi茅n est谩 provocando una oleada repentina de nuevas empresas que pretenden hacer que todo el proceso de fabricaci贸n del hormig贸n sea m谩s sostenible.

鈥淪i no hacemos algo ahora, la industria del cemento y del hormig贸n nunca alcanzar谩 el objetivo de cero emisiones netas en 2050鈥�, afirma Pourfalah. 鈥淚ncluso ahora es un poco tarde, pero es mejor que nada鈥�.

Para Pourfalah, la gran idea es dise帽ar qu铆micamente un hormig贸n que pueda capturar y almacenar di贸xido de carbono, convirtiendo a uno de los mayores productores de carbono del mundo en un sumidero de carbono.

Aunque el proceso real de fabricaci贸n del cemento todav铆a liberar铆a di贸xido de carbono, la idea ser铆a capturarlo antes de que escape a la atm贸sfera y usarlo como aditivo para hacer el hormig贸n m谩s fuerte.

鈥淟o que la mayor铆a de la gente no sabe sobre el hormig贸n es que, en realidad, es uno de los sumideros de di贸xido de carbono m谩s seguros del mundo鈥�, afirma Pourfalah. 鈥淓l hormig贸n por s铆 solo tiene la capacidad de absorber el 30% de su propio peso en CO2. Sin embargo, esto no suceder谩 de forma natural. Si se deja una pared de hormig贸n durante 4.000 a帽os, a煤n no se carbonatar谩 por completo debido a las barreras de la naturaleza. Se necesita una temperatura espec铆fica, se necesita una humedad espec铆fica. La exposici贸n al aire no puede penetrar m谩s de 40-50 mil铆metros en el interior鈥�.

En el laboratorio de Pourfalah, repleto de centrifugadoras, bombonas de gas y todo tipo de medidores y diales, los cient铆ficos con batas blancas, gafas protectoras y guantes de pl谩stico verde est谩n ocupados realizando pruebas y anotando hallazgos.

驴Por qu茅 el hormig贸n absorbe el carbono de forma natural?

En el centro de su pensamiento est谩 la qu铆mica b谩sica de que el hidr贸xido de calcio en el cemento hidratado absorbe naturalmente el CO2. Si se hace correctamente, dice Pourfalah, el di贸xido de carbono puede mineralizarse dentro del hormig贸n, haci茅ndolo m谩s fuerte y aisl谩ndolo permanentemente de la atm贸sfera terrestre.

鈥淣uestras preguntas iniciales eran: 驴es posible lograr que el hormig贸n absorba este CO2 de manera uniforme?鈥�, afirma. 鈥溌縔 es posible reducir el tiempo de carbonizaci贸n de, digamos, mil a帽os a menos de cien horas?鈥�.

Aunque otras empresas emergentes est谩n intentando encontrar una soluci贸n similar utilizando gases de CO2 procedentes de proyectos de captura y almacenamiento de carbono como aditivo para mezclar directamente con el hormig贸n, Pourfalah dice que ve limitaciones en este enfoque y, en su lugar, est谩 trabajando en la fabricaci贸n de una sustancia adicional a la que llama "transportador" para almacenar el CO2 antes de a帽adirlo a la mezcla. El portador puede utilizarse entonces junto con los SCM tradicionales o en lugar de ellos como un sustituto parcial del cemento Portland.

鈥淓l hormig贸n es un entorno realmente hostil, normalmente con un pH de 12 o 13. Incluso con la tecnolog铆a m谩s avanzada, lo que se hace es tomar el CO2 en forma l铆quida o gaseosa y luego mezclarlo con el hormig贸n鈥�, afirma. 鈥淪i se introduce demasiado CO2 de una sola vez, se reduce dr谩sticamente la resistencia del hormig贸n. Y, obviamente, no se necesitan muchos conocimientos de qu铆mica para entender que en unos minutos el CO2 reaccionar谩 o volver谩 a la atm贸sfera y entonces estaremos desperdiciando todas esas mol茅culas de CO2. Por lo tanto, encerramos el CO2 en un portador y luego lo introducimos en el hormig贸n鈥�.

Pourfalah dice que el soporte Concrfete4Change solo comprender铆a alrededor del 1% de la mezcla de concreto, lo que significa que el concreto que produce se ve y se comporta de la misma manera que las mezclas tradicionales.

Imagen generada por IA creada con Ideogram

鈥淐uando piensas en el hormig贸n, te imaginas un bloque gris y aburrido que siempre ha sido as铆. Pero cuando empiezas a observarlo, descubres que el hormig贸n pasa por muchas fases diferentes鈥�, afirma Pourfalah.

鈥淎 medida que el hormig贸n pasa de la hidrataci贸n inicial a los 28 d铆as de curado, hay una serie de iones que se disuelven dentro del agua. Pueden funcionar como una semilla para formar diferentes cristales, y estos cristales luego cambian con el tiempo, por lo que el entorno es muy din谩mico. Despu茅s de un a帽o, muchos de estos cristales comienzan a disolverse y a desarrollar nuevos cristales, por lo que nada es constante. Y los resultados que se obtienen si se libera el CO2 dentro del hormig贸n despu茅s de cinco horas son absolutamente diferentes a los de diez horas o 24 horas. La pregunta es cu谩l es mejor y eso es realmente dif铆cil de entender porque nadie ha analizado estos procesos con tanto detalle, por lo que es una mezcla de prueba y error y de adquirir conocimientos de todos los 谩mbitos y construir nuevos equipos para crear un sistema que pueda mostrar cient铆ficamente lo que sucede cuando liberamos CO2 en diferentes momentos鈥�.

En enero, Concrete4Change complet贸 una ronda de inversi贸n inicial de 2,5 millones de libras esterlinas (3,3 millones de d贸lares estadounidenses). Entre los inversores de la empresa se encuentran actualmente el fabricante alem谩n de hormig贸n prefabricado Goldbeck y el grupo Siam Cement, con sede en Bangkok. La empresa afirma que necesita otros 20-30 millones de libras esterlinas (26-39 millones de d贸lares estadounidenses) para establecer una l铆nea de fabricaci贸n que, seg煤n afirma, deber铆a estar en funcionamiento a finales de 2026.

Y Concrete4Change no es la 煤nica empresa que busca una forma de lograr que el hormig贸n sea de cero emisiones netas. En los 煤ltimos dos a帽os, un n煤mero cada vez mayor de empresas han estado proponiendo ideas para crear hormig贸n con cero emisiones de carbono, que van desde el reciclaje de pasta de cemento de edificios existentes hasta el intento de utilizar algas y criaturas marinas para cultivar carbonato de calcio para formar cemento.

鈥淪in duda, se ha producido un cambio cultural en la industria鈥�, afirma Pourfalah. 鈥淗ace unos a帽os, esto no se consideraba tan importante. Ahora puedo ver que se est谩 produciendo un cambio鈥�.

Adem谩s de una serie de empresas que inyectan CO2 en cemento premezclado, como CarbonCure, con sede en Nueva Escocia, que opera desde hace una d茅cada, un n煤mero cada vez mayor de empresas emergentes planean capturar emisiones de carbono y enterrarlas o usarlas como aditivos para el hormig贸n.

Captura y almacenamiento de carbono

En Brevik, Noruega, la empresa alemana de materiales de construcci贸n Heidelberg Materials est谩 construyendo actualmente el primer proyecto de captura y almacenamiento de carbono de la industria del cemento, en el que las emisiones de carbono del proceso de fabricaci贸n se capturar谩n en la fuente, se almacenar谩n como l铆quido y se bombear谩n 2,5 kil贸metros bajo el lecho marino noruego.

鈥淧or supuesto, todas estas diferentes tecnolog铆as son complementarias. No somos la 煤nica soluci贸n. Somos parte de un gran ecosistema que puede ayudar a la industria del cemento y el hormig贸n a llegar a cero emisiones netas鈥�, dice Pourfalah. 鈥淧ero no soy un gran partidario de los esquemas en los que el CO2 se entierra bajo tierra. No es un camino hacia el cero emisiones netas porque almacenarlo de esa manera crea emisiones innecesarias y, adem谩s, estamos creando un volc谩n artificial. Si se produce alguna fuga, tiene un efecto muy dr谩stico y debe controlarse y mantenerse durante quiz谩s mil a帽os. Nuestro producto puede absorber los gases de combusti贸n, mejorar la resistencia del hormig贸n y almacenarlos para que no salgan ni siquiera si se trituran鈥�.