16.04.2021 - University of Tokyo

¿Hormigón sin cemento?

Una química sencilla mejorará la sostenibilidad de la producción de hormigón

Investigadores del Instituto de Ciencias Industriales, perteneciente a la Universidad de Tokio, han desarrollado un nuevo método para producir hormigón sin cemento. Han unido directamente las partículas de arena mediante una sencilla reacción en alcohol con un catalizador. Esto puede ayudar tanto a reducir las emisiones de carbono como a construir edificios y estructuras en regiones desérticas, incluso en la Luna o Marte.

El hormigón se compone de dos partes: el árido (normalmente hecho de arena y grava) y el cemento (responsable del 8% de las emisiones totales de CO2 en el mundo). A pesar de que hay una enorme cantidad de arena en el mundo, la disponibilidad de arena para la producción de hormigón es bastante limitada porque las partículas de arena deben tener una distribución de tamaño específica para proporcionar fluidez al hormigón.

"En el hormigón, el cemento se utiliza para unir la arena y la grava. Algunos investigadores están estudiando cómo sustituir más cemento por otros materiales, como cenizas volantes y escorias de altos hornos, para reducir las emisiones de CO2, pero este enfoque es insostenible porque el suministro de estos materiales está disminuyendo debido a la reducción del uso de sistemas de energía térmica y al aumento del uso de acero de hornos eléctricos", explica Yuya Sakai, autor principal. Por tanto, se necesita un nuevo enfoque para producir hormigón a partir de materiales inagotables con menos carga medioambiental. "Los investigadores pueden producir tetraalcoxisilano a partir de arena mediante una reacción con alcohol y un catalizador eliminando el agua, que es un subproducto de la reacción. Nuestra idea era dejar el agua para que la reacción pasara de la arena al tetraalcoxisilano, para unir las partículas de arena entre sí".

Los investigadores colocaron un vaso de lámina de cobre en un recipiente de reacción con arena y materiales, y variaron sistemáticamente las condiciones de reacción, como las cantidades de arena, alcohol, catalizador y agente deshidratante; la temperatura de calentamiento y el tiempo de reacción. Encontrar la proporción adecuada de arena y productos químicos era fundamental para obtener un producto con suficiente resistencia.

"Obtuvimos productos suficientemente resistentes con, por ejemplo, arena de sílice, perlas de vidrio, arena del desierto y arena lunar simulada", afirma el segundo autor, Ahmad Farahani. "Estos descubrimientos pueden promover el avance hacia una industria de la construcción más ecológica y económica en cualquier lugar de la Tierra. Nuestra técnica no requiere las partículas de arena específicas que se utilizan en la construcción convencional. Esto también ayudará a abordar los problemas del cambio climático y el desarrollo espacial".

Además, es probable que el producto tenga una mayor durabilidad que la del hormigón convencional porque no se incluye en él la pasta de cemento, que es relativamente débil frente a los ataques químicos y presenta grandes cambios de volumen debido a la temperatura y la humedad.

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  • "Production of Hardened Body by Direct Bonding of Sand Particles"; Seisan Kenkyu, Vol. 75, 2021
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