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Científicos de la Universidad Northwestern desarrollaron un cemento revolucionario hecho a partir de la electrificación del agua de mar. Además de reducir las emisiones de carbono, el material innovador tiene potencial para hacer que las ciudades sean más sostenibles, promoviendo una nueva era en la construcción civil.
La crisis climática global ha impulsado investigaciones sobre tecnologías de captura y almacenamiento de carbono. La industria del cemento, una de las mayores fuentes de emisiones de dióxido de carbono (CO2), es uno de los focos de estos estudios.
Ahora, los científicos han encontrado una manera innovadora de transformar este problema en una solución sostenible.
Investigadores de la Universidad Northwestern (Estados Unidos) desarrollaron un método para crear materiales de construcción con emisión negativa de carbono.
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El proceso utiliza agua de mar, electricidad y CO2 para producir cemento y concreto que, además de reducir las emisiones, almacenan carbono de forma permanente. La técnica también genera gas hidrógeno, considerado un combustible limpio.
Tecnología Inspirada en la Naturaleza
El nuevo enfoque está inspirado en la forma en que los corales y moluscos forman sus conchas. Mientras que estos organismos utilizan procesos biológicos para generar estructuras minerales, los investigadores reemplazaron la biología por la electricidad para provocar reacciones químicas en el agua de mar.
El método consiste en dividir el agua de mar mediante electrólisis, generando iones de hidrógeno y hidróxido.
A continuación, se inyecta CO2 en la solución, desencadenando una reacción química que hace que los iones de hidróxido y bicarbonato se combinen con calcio y magnesio presentes naturalmente en el agua de mar.
Este proceso resulta en la formación de minerales sólidos, como carbonato de calcio y hidróxido de magnesio, que capturan y almacenan carbono de manera eficaz.
Los científicos lograron controlar la textura y la densidad de estos materiales, ajustando las condiciones experimentales. Esto permite la creación de componentes con diferentes características, adecuados para diversas aplicaciones en la construcción civil.
“Demostramos que, cuando generamos estos materiales, podemos controlar completamente sus propiedades, como composición química, tamaño, forma y porosidad. Esto nos da una cierta flexibilidad para desarrollar materiales adecuados a diferentes aplicaciones”, dijo Alessandro Rotta Loria, quien lideró el estudio.
Sustituyendo la Arena en el Concreto
Los materiales creados por los científicos pueden sustituir la arena y la grava utilizadas en la producción de concreto.
Además, pueden servir como base para cemento, yeso y pinturas. Esta innovación puede reducir la extracción de arena, un recurso intensivamente explotado por la industria de la construcción.
Cemento, concreto, pintura y revoques son normalmente compuestos o derivados de minerales ricos en calcio y magnesio, frecuentemente extraídos de agregados, conocidos como arena. Actualmente, esta arena se obtiene mediante la minería de montañas, lechos de ríos, costas y del fondo del océano, explicó Loria.
El investigador destacó que el equipo desarrolló, en colaboración con Cemex, un enfoque alternativo para obtener arena sin necesidad de minería.
En lugar de extraer este recurso de la Tierra, los científicos utilizan electricidad y CO2 para cultivarlo directamente en el agua de mar.
Eficiencia en el Almacenamiento de Carbono
Uno de los aspectos más notables de esta nueva tecnología es la capacidad de los materiales resultantes para almacenar abundancia de CO2.
Dependiendo de la composición mineral, es posible almacenar más de la mitad del peso del material en dióxido de carbono.
La mezcla ideal está compuesta por un 50% de carbonato de calcio y un 50% de hidróxido de magnesio, permitiendo un almacenamiento eficiente de carbono.
En la naturaleza, el carbonato de calcio forma la piedra caliza, una roca que retiene abundancia de CO2 a lo largo de millones de años. Así, este nuevo método imita un proceso natural de almacenamiento de carbono a largo plazo.
Además, el proceso genera gas hidrógeno, que puede ser utilizado como combustible limpio para transporte y otras aplicaciones industriales.
Potencial para Reducir Emisiones Industriales
La aplicación de esta tecnología puede transformar la industria de la construcción en un sector aliado en la lucha contra el cambio climático. Según Rotta Loria, el proceso puede integrarse directamente en las fábricas de cemento y concreto, permitiendo la captura de CO₂ en la fuente de emisión.
El investigador afirmó que podríamos establecer un ciclo sostenible donde el CO2 se capture directamente en la fuente. Si las plantas de concreto y cemento están ubicadas en áreas costeras, el océano cercano podría proporcionar materia prima para reactores dedicados, donde el CO2 sería convertido, mediante electricidad limpia, en materiales aplicables a la industria de la construcción. De esta manera, estos materiales se convertirían en verdaderos sumideros de carbono.
Los descubrimientos fueron publicados en la revista Advanced Sustainable Systems.
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