El hormigón convencional, hoy día se usa fundamentalmente en la construcción y son miles de millones de toneladas las que se utilizan anualmente con este propósito. El está constituido por arena, rocas machacadas, agua y cemento portland, que es una mezcla de varios silicatos de calcio obtenidos de piedra caliza. Todo ello reacciona con el agua para producir un gel, que luego se transforma en un muy duro material, como una verdadera roca.

Pero ésta no es toda la historia. Con el tiempo el hormigón se continua endureciendo en la medida que el calcio en el cemento va reaccionando lentamente con el CO₂ de la atmósfera. Este proceso es conocido como "carbonatación", y mediante él se va transformando de nuevo el cemento en piedra caliza, lo que es más duro que el cemento original. Normalmente este proceso es muy lento, de modo que la carbonatación completa puede demorar treinta mil años.

La reacción de carbonatación lentamente va generando agua, que tapona los poros del hormigón, hasta impedir que penetre más CO₂. Los ingenieros han tratado de acelerar este lento proceso, mediante la presurización del hormigón en cámaras que contienen CO₂, con el objetivo de forzar el gas para que penetre el hormigón. El éxito ha sido sólo parcial, ya que a pesar de ello el agua que se genera lentifica la reacción.


Una solución perfecta

En 1994, Roger Jones, del Materials Technology en Reno, Nevada, tuvo una muy buena idea para enfrentar el proceso de carbonatación. Se le ocurrió al leer un artículo sobre los nuevos usos del dióxido de carbono supercrítico (SCCO₂). Esta es una forma especial del CO₂, que alcanza la propiedad de disolver compuestos tan efectivamente como un líquido normal, pero que al mismo tiempo difunde fácilmente a través del material, como un gas. Se consigue transformar el CO₂ normal en SCCO₂, cuando este es comprimido a 72 veces la presión atmosférica, a una temperatura sobre los 32ºC.

En estas condiciones, pensó Jones, el SCCO₂ era el ideal para carbonatar el cemento en el hormigón, ya que es tan agresivo que puede penetrar aún un bloque plástico sólido. "Penetrar un bloque de cemento es mucho más fácil que un bloque de plástico", dice Jones. La experiencia con el hormigón la realizó junto con Franck Baglin del departamento de Química de la Universidad de Nevada en Reno. Observaron que al bombear SCCO₂ a través de un bloque de hormigón, en unos pocos minutos hacía volver el cemento a piedra caliza, proceso que como decíamos antes, toma milenios en suceder.

El hormigón tratado en esta forma tiene una resistencia a la compresión, que es dos veces la de un hormigón convencional. Ello porque el carbonato llena los poros, haciendo el material más denso. Del mismo modo, la resistencia a la tracción se incrementa en un 75%.

El proceso tiene también beneficios ambientales, ya que al producir cemento de piedra caliza, se libera una gran cantidad de CO₂ a la atmósfera, en la medida que el carbonato de calcio se transforma en óxido de calcio. Además los hornos de cemento son generalmente calentados con energía fósil, lo que produce más CO₂. Cambiando el cemento de nuevo a piedra caliza, se captan grandes cantidades de CO₂, lo que contraresta al gas liberado durante la producción de cemento.

Una inmediata posible aplicación de este nuevo hormigón es la guarda de desechos tóxicos nucleares. En la actualidad se han construido muchos bunkers de hormigón convencional, para guardar galones que contienen desechos tóxicos nucleares, incluyendo residuos tóxicos de plutonio. El escape de residuos volátiles de estos galones, pueden escapar y quebrar las moléculas de agua del cemento por la radiación. Esto es un potencial riesgo, ya que el proceso genera hidrógeno, que es un gas altamente explosivo.

El tratamiento con SCCO₂, parece ser una solución perfecta para prevenir este riesgo, ya que a través de él se elimina el agua del hormigón y al mismo tiempo se hace menos poroso, y así los residuos radioactivos estarían mucho más seguros.

También para el hormigón tratado con SCCO₂ podrían existir otras aplicaciones, como la fabricación de durmientes para ferrocarriles de alta velocidad. Actualmente los durmientes que se usan en el tren de alta velocidad en Japón, duran sólo tres años o menos. Según Jones, los durmientes producidos en esta forma, por lo menos durarían el doble.

Otro posible uso sería mediante la fabricación de superficies protectores, para prevenir que la lluvia ácida dañe por ejemplo, monumentos históricos e iglesias. También este material podría utilizarse para revestir embalses y represas o incluso para colocar sobre los pavimentos, ya que muchas veces estos se degradan prematuramente.

Pero se pueden fabricar muchos otros productos de gran utilidad. En el SCCO₂ se pueden disolver algunos metales, polímeros y otras substancias químicas. Materials Technology ha logrado también disolver hidrocarbones livianos como el estireno y ha usado estos para infundir cemento. Este material puede ser infundido con SCCO₂ que contenga peróxido benzoil, lo que resulta en un producto que Jones llama "material con memoria", ya que si se dobla, vuelve a su posición. Este podría ser muy útil para indicadores de tráfico en los caminos o parachoques de automóviles.

Los posibles usos son muchos. Así por ejemplo, Jones ha fabricado cementos que contienen polímeros, que luego pueden extraerse con SCCO₂, dejando poros de dimensión controlada en su interior. Estos podrían usarse como bíofiltros, desalinizadores o superficies catalíticas. Incluso en estos poros podrían introducirse metales, para producir hormigones que conduzcan la electricidad.


Otros también están en lo mismo

No sólo Jones está utilizando el SCCO₂. Otros investigadores también han tenido resultados semejantes, agregando polímeros y metales a la mezcla de cemento, antes que este se endurezca. James Beaudoin del Instituto de Investigaciones en Construcción en Ottawa, Canadá, ha mezclado materiales como grafito y fibras de acero con cemento pre-derramado para producir un hormigón que conduce la electricidad y que calienta cuando esta pasa por él. El producto es liviano y puede utilizarse para calentar el piso en edificios, o que podría derretir la nieve en un pavimento.

Según Jones, con un proceso tan versátil, existe una enormidad de posibilidades. Así por ejemplo Jones está también utilizando SCCO₂ para fabricar cemento con material de desecho (New Scientist, Mayo 17 de 1997, pág. 47). También podría llegarse a utilizar para reemplazar el aluminio, o para fabricar semiconductores y otros componentes electrónicos, y aún las paletas de un helicóptero. En todo caso, Materials Technology ya está en contacto con firmas fabricantes de componentes de automóviles. Creo, dice Jones, "que en pocos años más este material puede llegar a reemplazar al acero, al papel, a la madera y otros materiales convencionales que puedan aglomerarse".


Este artículo de Michael Judge, se basa en una publicación del New Scientist, Abril 10, 1997, pág 44.