Un equipo de investigadores ha probado un material poco habitual para fabricar hormigón: el biocarbón (biochar) obtenido a partir de lodos fecales de depuradoras. Sustituyeron parte del cemento convencional por este carbón en proporciones del 5 %, el 10 % y el 15 %. Después midieron la porosidad, la absorción de agua, la resistencia mecánica y la retracción de las muestras. La mezcla con un 10 % de biocarbón dio el mejor resultado. A los 91 días, su resistencia a la flexión superó en un 42 % a la del hormigón normal, y su resistencia a compresión mejoró un 21 %. Además, el proceso de producción elimina los patógenos del lodo. El sector del cemento genera una parte considerable de las emisiones mundiales de CO₂, así que cualquier alternativa realista interesa. Aún quedan preguntas abiertas sobre contaminantes y costes. Aun así, los datos iniciales son llamativos y merecen un análisis con calma.

Por qué el cemento es un problema

El hormigón es el material de construcción más usado del planeta. Resiste mucho, dura décadas y admite casi cualquier forma. Pero tiene un coste ambiental alto. Según los datos que recoge la iniciativa académica TPI, la producción de cemento fue responsable del 6 % de las emisiones globales en 2024, a partir de cifras de la Agencia Internacional de la Energía.

El problema viene de dos fuentes. La primera es la energía. Fabricar cemento Portland exige calentar caliza y arcilla a temperaturas muy altas. La segunda es la química. Al calcinar la caliza, el carbonato de calcio se descompone en óxido de calcio y CO₂. Ese gas se libera aunque el horno funcione con energía limpia. Por eso la industria busca materiales que reemplacen una parte del cemento sin perder prestaciones.

Qué es el biocarbón de lodos fecales

Los lodos fecales son el residuo que queda tras tratar las aguas residuales. Si se gestionan mal, resultan peligrosos para la salud y el entorno por los patógenos que contienen. El biocarbón se obtiene mediante pirólisis. Es decir, se calienta el lodo sin oxígeno, a temperaturas de entre unos 350 y 760 ºC. En ese rango, los patógenos desaparecen y el residuo se convierte en un carbón estable.

Este material no es nuevo en otros campos. Se usa para mejorar suelos y para fijar carbono. Lo interesante es su uso como material puzolánico. Un material puzolánico reacciona con la cal del cemento y aporta resistencia al conjunto. Los romanos ya lo hacían con ceniza volcánica, y la industria actual prueba con cenizas volantes o con biocarbón de posos de café. En cambio, el biocarbón procedente de lodos de depuradora había recibido poca atención hasta ahora.

El producto principal: el biocarbón como sustituto parcial

El protagonista del estudio es este biocarbón de lodos fecales. No se plantea como un aditivo menor. Se plantea como un sustituto de una fracción del cemento. El equipo preparó tres mezclas, con un 5 %, un 10 % y un 15 % de biocarbón. El resto era cemento convencional.

Los resultados no crecen de forma lineal con la dosis. A los 28 días, la mezcla con un 15 % mostraba una porosidad y una absorción de agua parecidas a las del hormigón de referencia. Sin embargo, a los 91 días la mejor resistencia mecánica correspondió a la mezcla con un 10 %. La del 15 % resultó más débil. Esto sugiere que existe una dosis óptima. Si se pasa de ella, el carbón diluye demasiado el cemento activo y el material pierde prestaciones.

Para quien trabaje con materiales, es un patrón conocido. Muchas adiciones minerales mejoran el hormigón hasta cierto punto y lo empeoran después. Aquí el punto dulce parece estar cerca del 10 %. Habrá que confirmarlo con otros tipos de lodo, porque su composición varía según la depuradora.

Los números que importan

La resistencia a la flexión indica cuánto aguanta un material antes de romperse al doblarse. El hormigón tiene una resistencia a compresión muy alta, pero una resistencia a flexión baja. Por eso los edificios, las carreteras y los puentes llevan armaduras de acero. Es en la flexión donde este estudio da su dato más llamativo.

La mezcla con un 10 % de biocarbón mejoró un 42 % la resistencia a flexión frente al hormigón convencional tras 91 días de curado. En compresión, la mejora fue del 21 % para la misma mezcla. Dos mejoras a la vez son una buena señal, porque suele haber un compromiso entre ambas propiedades.

La retracción también cuenta. Es la contracción que sufre el hormigón al secarse y que provoca fisuras. Un mes después de la medición de resistencia, el equipo comprobó que la mezcla del 10 % se había contraído de forma similar al hormigón ordinario. Eso indica que el biocarbón se comporta de forma estable con el paso del tiempo.

Todo esto está recogido en el artículo científico publicado en Scientific Reports. La divulgación del estudio la hizo Sciencing en una lectura corta y clara para quien quiera un resumen en inglés.

Lo que todavía no sabemos

Conviene mantener los pies en el suelo. Un resultado de laboratorio a 91 días no equivale a una obra real a 50 años. Quedan al menos dos incógnitas importantes.

La primera es la lixiviación. Los lodos pueden contener metales pesados u otros contaminantes. La pirólisis elimina los patógenos, pero no necesariamente todos los compuestos inorgánicos. Hay que comprobar si algo puede filtrarse del hormigón al agua o al suelo durante su vida útil. Para estructuras en contacto con agua potable o con terrenos agrícolas, este punto será decisivo.

La segunda es la economía. Fabricar biocarbón exige instalaciones de pirólisis y un suministro regular de lodo. Hay que transportarlo, secarlo y tratarlo. Los investigadores señalan que será necesario estudiar los costes de una producción a gran escala. Si el proceso no resulta rentable, el hallazgo se quedará en el laboratorio.

Reflexiones adicionales

Este tipo de investigación tiene un atractivo claro. Convierte un residuo problemático en un recurso útil. Además, ataca uno de los puntos débiles de la construcción moderna: su dependencia del cemento Portland. Si una parte de ese cemento se puede sustituir por un material que, de otro modo, habría que gestionar como residuo, la ganancia es doble.

Aun así, no estamos ante una solución inmediata. Falta validar la durabilidad, la seguridad ambiental y los costes. También falta ver cómo responde el material con distintas procedencias de lodo y distintos climas. En el ámbito de la ingeniería civil, las normas son estrictas, y con razón. Un material nuevo tarda años en entrar en una norma de construcción.

Desde PcDeMaNo seguimos con interés los avances que cruzan ciencia de materiales y sostenibilidad, porque suelen terminar influyendo en la tecnología que usamos. Este caso es un buen ejemplo de que la innovación no siempre viene de un chip o de una batería. A veces viene de mirar con otros ojos lo que desechamos cada día.

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