Desarrollan un hormigón autorreparable de rápida acción y que absorbe emisiones de CO2

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Investigadores del Instituto Politécnico de Worcester presentaron un hormigón que puede reparar fisuras pequeñas en sólo 24 horas, gracias a la acción de una enzima que está presente en nuestro organismo.

El hormigón autorreparable es una innovación que se ha explorado con éxito en diversas investigaciones y que, en general, se presenta bajo dos modalidades: una es que se agregan aditivos cristalizantes a la mezcla y al momento de generarse una fisura, producto de la humedad, estos aditivos reaccionan y sellan la brecha. Por esta razón, este tipo de hormigones también son denominados como “autosellantes”.

Si bien ese tipo de hormigones ya están establecidos y son utilizados en proyectos, existen otros que aún están en fase de desarrollo y que van más allá respecto a las propiedades autoregenerativas del propio material. En ese sentido, destacan las investigaciones en el ámbito académico, particularmente, aquellas que incorporan algún tipo de bacteria a la mezcla del hormigón y que, gracias a procesos químicos, estas reaccionan, reparando fisuras que se puedan presentar en el hormigón.

Estas investigaciones (que también se desarrollan en Chile, como se puede ver AQUÍ), sin embargo, sólo se enfocan en darle al hormigón propiedades de repararse a sí mismo. ¿Qué pasaría si a esta propiedad se le añade la de capturar CO2, reduciendo emisiones y así, brindarle características “verdes” al hormigón? Esa es la pregunta que impulsa el nuevo tipo de material autorreparable creado por investigadores del Instituto Politécnico de Worcester, en Estados Unidos.

Una particular mezcla de hormigón y enzimas

“El hormigón es un material ubicuo”, comentó Nima Rahbar, académico asociado del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental de la casa de estudios y quien lideró la investigación que desarrolló este nuevo hormigón que, además de repararse a sí mismo, absorbe dióxido de carbono en el proceso.

“Si pequeñas fisuras pudiesen repararse automáticamente al momento de aparecer, no se transformarían en problemas que necesitarían de arreglos mayores o incluso, de reemplazos de piezas. Suena a ciencia ficción, pero es una solución real a un problema significativo en la industria”, dijo Rahbar.

Para ello, el académico se inspiró en el proceso de transferencia de CO2 en la naturaleza, específicamente, en el trabajo que realiza una enzima (la anhidrasa carbónica) que se encuentra en las células rojas de la sangre y que transfieren rápidamente CO2 desde las células al corriente sanguíneo.

De acuerdo al desarrollo de la investigación, al añadir esta enzima al hormigón antes de la mezcla o de su vertido, esta actúa como un catalizador que provoca que el CO2 en el ambiente produzca cristales de carbonato de calcio, cuya matriz es similar a la del hormigón. De esta forma, cuando se forman pequeñas fisuras en este “hormigón con enzimas”, la anhidrasa carbónica que está en el hormigón reacciona con el CO2 del aire, acelerando el crecimiento de este nuevo material que, finalmente, repara la fisura.

Foto: Muestras del hormigón autorreparable desarrollado en el Instituto Politécnico de Worcester. Crédito: Gentileza Instituto Politécnico de Worcester

El académico -quien ha desarrollado investigaciones sobre hormigón autorreparable en los últimos cinco años- explicó que para este nuevo tipo de hormigón, se buscó un agente que pudiese desencadenar “la transferencia de CO2 más rápida y fue la anhidrasa carbónica, que está en nuestros cuerpos. Ya que las enzimas que tenemos producen reacciones muy veloces, pueden utilizarse como un mecanismo eficiente para reparar y fortalecer estructuras de hormigón”, dijo.

Asimismo, Nima Rahbar aseguró que este nuevo “hormigón con enzimas” puede reparar sus fisuras más pequeñas (fisuraciones milimétricas) en 24 horas.

Las grandes posibilidades de este nuevo tipo de hormigón autorreparable

El equipo de investigadores, liderado por Rahbar, desarrolló una aproximación en tres partes que incluye una mezcla de hormigón que, al utilizarse para la construcción de una estructura, reparará de forma autónoma cualquier fisura pequeña que se genere. La segunda parte es una mezcla que puede inducir a la autorreparación en fisuras de mayor tamaño o agujeros que presente el material y un último aspecto, es la aplicación de un proceso especial al hormigón tradicional para que éste repare sus fisuras.

Cuando se habla de fisuras mayores, el académico comentó que puede aplicarse calcio y CO2 al hormigón para incentivar su autorreparación. Esta misma mezcla, explicó, se puede utilizar, pero con un proceso de aplicación distinto, para iniciar la autorreparación de un elemento de hormigón tradicional ya colocado.

En ese sentido, Rahbar comentó que “la autorreparación de un elemento de hormigón tradicional que ya está en uso es también muy beneficioso y, además, ayudaría a reducir la necesidad de producir y transportar material adicional, lo que tiene un enorme impacto en el medioambiente”. Esto, porque los datos evidencian que, al extender la vida de las estructuras de hormigón, se evidenciaría una baja en las emisiones de CO2.

Siguiendo esa línea, el académico predijo que, con este nuevo tipo de hormigón, la vida útil de una estructura fabricada con el material podría extenderse de 20 años, por ejemplo, a ochenta años.

Finalmente, Nima Rahbar explicó que el uso de enzimas (en este caso, la anhidrasa carbónica) por sobre bacterias, fue porque estas últimas suelen ser menos eficientes en términos de costos y su accionar sobre el hormigón es más lento. “Les toma alrededor de un mes “sanar” una fisura de 10 micrones, cosa que las enzimas pueden reparar en 24 horas”, dijo el académico.

Revisa cómo funciona este nuevo hormigón autorreparable en el siguiente video

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