Descubra cómo el grafeno hace que el hormigón sea un 25% más ligero y resistente. Una revolución de la Universidad Rice para la industria de la construcción
Cuando piensas en nosotros recursos que se nos están acabandoQuizás la arena no esté en lo más alto de su lista, pero sí lo está, debido a nuestra gran demanda de concreto en la industria de la construcción. Los científicos de la Universidad Rice han demostrado ahora que sustituirlo por grafeno no sólo puede ahorrar arena, sino también hacer que el hormigón sea más ligero, resistente y duradero.
El mundo se enfrenta a una crisis medioambiental y de recursos debido a la alta dependencia del hormigón, el segundo material más consumido después del agua. La extracción de arena, componente esencial del hormigón, supera la capacidad de reposición natural, provocando graves problemas ecológicos.
Innovación de la Universidad Rice
Investigadores de la Universidad Rice descubrieron que el grafeno derivado del coque metalúrgico, un producto a base de carbón, podría reemplazar la arena en el concreto. Este avance, liderado por James Tour, profesor de química, ciencia de los Materiales y la nanoingeniería, tiene el potencial de mejorar la industria de la construcción.
Beneficios del grafeno en el hormigón
El hormigón con grafeno no sólo iguala las propiedades mecánicas del hormigón estándar, sino que también ofrece una mayor relación resistencia-peso. "Nuestro hormigón es un 25 % más ligero, pero igualmente resistente", afirma Tour.
Ahorrar arena tampoco es el único beneficio. El hormigón resultante fue un 25% más ligero que el hormigón elaborado con agregado normal y mostró un aumento del 32% en tenacidad, del 33% en deformación máxima y del 21% en resistencia a la compresión. En el lado negativo, hubo una reducción del 11% en su módulo de Young, una medida de la resistencia de un material a la deformación por estiramiento.
Reducción del impacto ambiental en la construcción
El hormigón se elabora a partir de tres ingredientes principales: agua, un agregado como arena y cemento para mantenerlo todo unido. La arena es el mayor componente por volumen y, dado el insaciable apetito de la humanidad moderna por el hormigón, la extracción de arena está aumentando. Este proceso no sólo es destructivo, sino que también corre el riesgo de agotar las fuentes.
producción de cemento, componente clave de hormigón, es responsable del 8% de las emisiones globales de dióxido de carbono. Además, la extracción de arena, en gran parte no regulada, daña los ecosistemas fluviales y costeros. La tecnología desarrollada en Rice podría disminuir la dependencia de la arena natural y reducir las emisiones de carbono de la industria del hormigón.
Proceso innovador: calentamiento Joule
El laboratorio de Tour utilizó el Técnica de calentamiento Joule para convertir el coque metalúrgico en grafeno. Esta técnica produce grafeno más rápido y a mayor escala que los métodos anteriores.
Satish Nagarajaiah, profesor de ingeniería civil y ambiental, destaca que el 30% del hormigón está formado por arena. El coque metalúrgico no sólo podría mejorar la calidad del hormigón sino también reducir significativamente los costes. Sin embargo, aún es necesario reducir el precio del grafeno para que esta solución sea viable a gran escala.
Este estudio, apoyado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., la Agencia de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y la Fundación Nacional de Ciencias, allana el camino para prácticas de desarrollo urbano más sostenibles, abordando la inminente “crisis de la arena” y ofreciendo alternativas viables para el futuro de la construcción. .
