Investigadores desarrollan eco

Por la Universidad Estatal de Washington 22 de abril de 2023

Investigadores de la Universidad Estatal de Washington desarrollaron una fórmula de hormigón con carbono negativo mediante la infusión de cemento con biocarbón, lo que reduce las emisiones de carbono de la industria. Este hormigón respetuoso con el medio ambiente alcanza una resistencia comparable a la del cemento normal y absorbe hasta el 23 % de su peso en CO2 del aire.

Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado una fórmula de hormigón ecológico y sin emisiones de carbono que es casi tan fuerte como el hormigón tradicional.

En un trabajo de prueba de concepto, los investigadores de la Universidad Estatal de Washington infundieron cemento estándar con biocarbón, un tipo de carbón producido a partir de desechos orgánicos, que previamente había sido fortificado con aguas residuales de concreto. El biocarbón fue capaz de absorber hasta el 23% de su peso en dióxido de carbono de la atmósfera, pero aun así mantuvo una resistencia comparable a la del cemento normal.

La investigación podría reducir significativamente las emisiones de carbono de la industria del hormigón, que es una de las industrias manufactureras que consume más energía y carbono. El trabajo, dirigido por el estudiante de doctorado Zhipeng Li, fue publicado el 10 de abril en la revista Materials Letters.

"Estamos muy entusiasmados de que esto contribuya a la misión de un entorno construido con cero emisiones de carbono", dijo Xianming Shi, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de WSU y autor correspondiente del artículo.

El estudiante de posgrado Zhipeng Li y el profesor Xianming Shi. Crédito: Universidad Estatal de Washington

Cada año se producen en todo el mundo más de 4 mil millones de toneladas de hormigón. La fabricación de cemento ordinario requiere altas temperaturas y la combustión de combustibles. La piedra caliza utilizada en su producción también sufre una descomposición que produce dióxido de carbono, por lo que se cree que la producción de cemento es responsable de aproximadamente el 8% del total de las emisiones de carbono provocadas por las actividades humanas en todo el mundo.

Los investigadores han intentado agregar biocarbón como sustituto del cemento para hacerlo más ecológico y reducir su huella de carbono, pero agregar incluso un 3% de biocarbón redujo drásticamente la resistencia del concreto. Después de tratar el biocarbón en las aguas residuales del lavado del hormigón, los investigadores de WSU pudieron agregar hasta un 30% de biocarbón a su mezcla de cemento. La pasta hecha de cemento modificado con biocarbón pudo alcanzar una resistencia a la compresión después de 28 días comparable a la del cemento ordinario de aproximadamente 4.000 libras por pulgada cuadrada.

“Estamos comprometidos a encontrar formas novedosas de desviar los flujos de desechos hacia usos beneficiosos en el concreto; Una vez que identifiquemos esos flujos de desechos, el siguiente paso es ver cómo podemos agitar la varita mágica de la química y convertirlos en un recurso”, dijo Shi. "El truco está realmente en la ingeniería de interfaces: cómo diseñar las interfaces en el hormigón".

El agua cáustica de lavado del hormigón es un material de desecho a veces problemático en la producción de hormigón. Las aguas residuales son muy alcalinas pero también sirven como una valiosa fuente de calcio, dijo Shi. Los investigadores utilizaron el calcio para inducir la formación de calcita, lo que beneficia al biocarbón y, finalmente, al hormigón que incorpora el biocarbón.

"La mayoría de los otros investigadores sólo pudieron agregar hasta un 3% de biocarbón para reemplazar el cemento, pero estamos demostrando el uso de dosis mucho más altas de biocarbón porque hemos descubierto cómo diseñar la superficie del biocarbón", dijo.

La sinergia entre las aguas residuales altamente alcalinas que contienen mucho calcio y el biocarbón altamente poroso significó que el carbonato de calcio precipitó sobre o dentro del biocarbón, fortaleciéndolo y permitiendo la captura de dióxido de carbono del aire. Se esperaría que un hormigón fabricado con este material siguiera secuestrando dióxido de carbono durante toda su vida útil, normalmente 30 años en un pavimento o 75 años en un puente.

Para comercializar esta tecnología, los investigadores han estado trabajando con la Oficina de Comercialización para proteger la propiedad intelectual y han presentado una solicitud de patente provisional sobre su trabajo de hormigón con carbono negativo. Recientemente recibieron una subvención inicial de la Washington Research Foundation para producir más datos para una variedad de casos de uso. También están buscando activamente socios industriales del sector de la edificación y la construcción para aumentar la producción para demostraciones de campo y obtener licencias de esta tecnología WSU.

Ingrese a su diario: Referencia: “Hacia una aplicación industrial sustentable del concreto con carbono negativo: captura sinérgica de carbono mediante agua de lavado de concreto y biocarbón” por Zhipeng Li y Xianming Shi, 10 de abril de 2023, Materials Letters.DOI: 10.1016/j.matlet. 2023.134368