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Felipe Espinosa Wang con información de Scientific Reports, P.Mechanics
El hormigón genera el 8 % de las emisiones globales por culpa del cemento. Un equipo de India cree haber encontrado, en el lugar menos pensado, una forma de aliviar ese problema y hacerlo más resistente.
Pocas cosas suenan tan poco glamurosas como mezclar hormigón con residuos humanos. Pero antes de arrugar la nariz conviene mirar la escala del material que se intenta mejorar: cada año el mundo fabrica unos 4.000 millones de toneladas de hormigón, una mezcla de arena, grava, agua y cemento sobre la que está levantado casi todo lo que nos rodea. Y, de todos esos ingredientes, hay uno especialmente problemático: el cemento.
Aunque ocupa una parte relativamente pequeña de la receta, carga con buena parte de su factura climática. Según Popular Mechanics, supone entre el 7 % y el 15 % de una mezcla habitual y, aun así, origina cerca del 88 % del CO₂ ligado a la fabricación del hormigón. Buena parte del problema está en la enorme cantidad de calor que exige transformar la piedra caliza. A escala mundial, el sector del hormigón ronda el 8 % de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Con semejante impacto, científicos de medio mundo buscan desde hace años sustitutos parciales del cemento. Entre las vías exploradas están materiales inspirados en la formación de conchas y corales, además de residuos como los posos de café, la cáscara de arroz o el serrín convertidos en biocarbón.
Heces humanas, un sustituto inesperado
Ahora, un equipo liderado por el ingeniero civil Raghuvesh Tiwari, de la Universidad Manipal de Jaipur, India, junto con la Universidad Tecnológica de Luisiana, Estados Unidos, ha probado con algo que nadie esperaba encontrar en una obra: heces humanas.
De este material no hay escasez. Una guía de la Organización Mundial de la Salud recoge cifras que van desde unos 200 gramos diarios por adulto en China hasta más de 500 gramos en Kenia, con valores intermedios en India, Perú, Uganda y Malasia. La cantidad varía según la población y, aunque se trata de datos históricos, sirven para hacerse una idea de la magnitud del residuo que generan miles de millones de personas.
Para aprovecharlo, los investigadores recurrieron a plantas de tratamiento de lodos fecales, instalaciones que procesan de forma segura residuos procedentes de fosas sépticas y sistemas de saneamiento. En este caso, el material utilizado procedía de Warangal, India.
El proceso para convertir esos lodos en biocarbón consiste en secarlos y luego calentarlos en un ambiente pobre en oxígeno, con temperaturas que rondan entre los 350 y los 450 grados Celsius, hasta carbonizarlos por completo. El resultado se muele y se tamiza hasta obtener un polvo fino, listo para mezclarse con el cemento convencional.
La receta a prueba: cemento y biocarbón de lodos fecales
Para averiguar cuánto biocarbón podía admitir la receta sin perder prestaciones, el equipo preparó una mezcla convencional y otras tres en las que reemplazó el 5 %, el 10 % y el 15 % del cemento. Después llegó el examen de resistencia y durabilidad: midieron cómo respondían las muestras a la compresión y la flexión, además de analizar su absorción de agua, porosidad y contracción. La evolución de la resistencia se siguió durante un curado de hasta 91 días.
Los resultados, publicados en Scientific Reports, mostraron que las proporciones moderadas de biocarbón podían mejorar algunas propiedades del hormigón. Tras los 91 días de curado, la mezcla con un 10 % de sustitución registró aumentos del 21 % en la resistencia a la compresión y del 42 % en la resistencia a la flexión. Con un 5 %, las mejoras fueron del 20 % y del 36 %, respectivamente. En cambio, con un 15 % de biocarbón, la resistencia quedó por debajo de la observada en las mezclas del 5 % y el 10 %.
¿La explicación?
Una de las explicaciones propuestas está en los diminutos poros del biocarbón. Durante la mezcla pueden quedarse cargados de agua y, a medida que el hormigón endurece, esa humedad vuelve a quedar disponible dentro del material. El resultado sería una especie de reserva interna de agua que favorece las reacciones asociadas al curado.
Además, es rico en sílice, que participa en reacciones químicas que contribuyen a reforzar el hormigón, un principio que ya se aprovechaba en el hormigón romano, aunque con ceniza volcánica en lugar de excrementos.
Por último, las partículas finas del biocarbón pueden rellenar pequeños huecos dentro de la mezcla y favorecer una estructura más compacta. En las observaciones al microscopio, el hormigón con un 5 % de biocarbón mostró una estructura más densa y mejor cohesionada que la mezcla convencional.
El estudio observó además que, al aumentar la cantidad de biocarbón, disminuía la concentración de metales pesados detectada en las probetas. Los resultados apuntan así a una posible reducción de la liberación de estas sustancias, aunque todavía quedan preguntas abiertas sobre su comportamiento a largo plazo.
Los límites de un material aún lejos de la obra
Y ahí está precisamente el límite de la investigación. Este material todavía está lejos de llegar a una obra real. Los propios investigadores advierten que falta comprobar cómo responde en condiciones reales, por ejemplo, ante ciclos de congelación y deshielo, salinidad o temperaturas extremas. El estudio tampoco midió el impacto real del proceso sobre las emisiones de carbono.
Aun con esas incógnitas, la propuesta abre una posibilidad poco convencional: aprovechar un residuo abundante para sustituir una pequeña parte del cemento y, en la proporción adecuada, mejorar algunas propiedades del hormigón. Para un material tan cotidiano como problemático, no sería poca cosa.