La Universidad Tecnológica de Kaunas crea un hormigón geopolimérico fabricado con residuos que alcanza 53 MPa tras soportar 800 °C
- 🧱 Hormigón sin cemento Portland.
- ♻️ Residuos industriales y de demolición como materia prima.
- 🔥 Resistencia hasta 800 °C.
- 💪 Mayor resistencia tras varios ciclos de calor.
- 🌍 Menor huella de carbono.
- 🏭 Aplicaciones en túneles, hornos e industria.
- 📉 Menor consumo energético en la fabricación.
- 🇪🇺 Investigación con patente europea en preparación.
El hormigón sostiene buena parte del mundo construido. Viviendas, puentes, carreteras, presas o túneles dependen de este material por su resistencia y durabilidad. Sin embargo, su fabricación también representa uno de los mayores retos climáticos de la construcción moderna. La producción del cemento Portland, componente principal del hormigón convencional, requiere calentar piedra caliza y arcilla hasta aproximadamente 1.400 °C, un proceso extremadamente intensivo en energía y responsable de entre el 7 % y el 8 % de las emisiones mundiales de dióxido de carbono.
Con ese escenario como punto de partida, un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), en Lituania, ha desarrollado un mortero geopolimérico elaborado exclusivamente a partir de residuos industriales y materiales procedentes de demoliciones. Los resultados, publicados en Scientific Reports, muestran un comportamiento especialmente llamativo: mantiene una elevada resistencia mecánica tras exponerse a 800 °C y, en determinadas condiciones, incluso mejora sus prestaciones después de varios ciclos de calentamiento.
Un nuevo tipo de hormigón que prescinde del cemento tradicional
La clave de este desarrollo reside en sustituir el cemento Portland por un aglutinante geopolimérico obtenido mediante la activación alcalina de materiales ricos en aluminio y silicio.
En este caso, los investigadores aprovecharon residuos cerámicos de ladrillos demolidos junto con metacaolín residual procedente de una fábrica de vidrio de Lituania. En lugar de recurrir a hornos de muy alta temperatura para fabricar el aglutinante, el material se obtiene mediante una reacción química activada con una solución alcalina, lo que reduce considerablemente el consumo energético asociado a su producción.
Además de disminuir las emisiones, esta estrategia ofrece otra ventaja importante: dar una segunda vida a residuos que normalmente acabarían depositados en vertederos, avanzando hacia modelos de construcción basados en la economía circular.
El comportamiento frente al fuego sorprende incluso a los investigadores
Uno de los aspectos más interesantes del estudio fue comprobar cómo respondían distintas formulaciones del mortero frente a temperaturas extremas.
Los investigadores compararon cinco tipos de áridos finos: arena, granito, basalto, residuos cerámicos y corindón. Tras someter las muestras a 800 °C, las mezclas con corindón y cerámica reciclada obtuvieron los mejores resultados.
Los morteros conservaron resistencias a compresión de hasta 53 megapascales (MPa) y presentaron únicamente fisuras limitadas. En comparación, muchos hormigones convencionales sufren pérdidas importantes de resistencia cuando alcanzan temperaturas similares debido a la descomposición de parte de su estructura interna y a la evaporación rápida del agua contenida en el material.
Pero apareció un fenómeno todavía más llamativo.
Después de varios ciclos de calentamiento, algunas muestras no perdieron resistencia, al contrario, mostraron un incremento de sus propiedades mecánicas. El equipo continúa investigando las causas de este comportamiento, aunque todo apunta a que las altas temperaturas favorecen nuevas reacciones químicas dentro de la matriz geopolimérica que terminan densificando su estructura.
Una solución pensada para los entornos más exigentes
Aunque este tipo de materiales podría utilizarse en numerosas aplicaciones constructivas, sus ventajas resultan especialmente interesantes allí donde el riesgo térmico es elevado.
Entre los posibles usos destacan:
- Túneles ferroviarios y de carretera, donde un incendio puede alcanzar temperaturas muy elevadas.
- Plantas industriales sometidas de forma continua al calor.
- Chimeneas, hornos y calderas.
- Instalaciones químicas y energéticas.
- Infraestructuras donde mantener la estabilidad estructural durante un incendio puede marcar la diferencia entre una reparación localizada y un colapso parcial.
En los últimos años, diversos incendios en infraestructuras han puesto de manifiesto la importancia de disponer de materiales capaces de conservar su integridad durante más tiempo. Incrementar la resistencia al fuego también puede facilitar las tareas de evacuación y reducir los costes de reconstrucción posteriores.
Los geopolímeros llevan años demostrando su potencial
La investigación de KTU no aparece de forma aislada. Durante las dos últimas décadas, universidades y centros tecnológicos de numerosos países han desarrollado cementos geopoliméricos utilizando subproductos industriales como cenizas volantes, escorias de alto horno, residuos cerámicos o materiales procedentes de la minería.
El interés por estos materiales ha aumentado conforme la construcción busca reducir sus emisiones de carbono. De hecho, la propia industria cementera trabaja en distintas líneas para disminuir su impacto climático mediante el uso de combustibles alternativos, la captura de carbono y la incorporación de materiales cementantes suplementarios.
Los geopolímeros representan una vía complementaria especialmente atractiva cuando existen corrientes de residuos capaces de convertirse en nuevas materias primas.
El principal obstáculo ya no es técnico
Pese a los avances obtenidos por numerosos grupos de investigación, la presencia de los geopolímeros en grandes obras continúa siendo limitada.
Uno de los mayores desafíos es la normalización. Muchas normativas de construcción actuales fueron desarrolladas pensando exclusivamente en el cemento Portland, lo que dificulta la homologación de nuevos materiales aunque ofrezcan prestaciones equivalentes o incluso superiores.
A ello se suma la prudencia del sector constructor. Los proyectos de infraestructuras requieren garantías de comportamiento durante décadas y cualquier material novedoso debe superar procesos de certificación muy exigentes antes de incorporarse de forma masiva.
Precisamente por ello, el equipo lituano ya trabaja en ampliar los ensayos bajo diferentes condiciones ambientales y prepara una solicitud de patente europea, un paso habitual cuando una tecnología muestra potencial de transferencia industrial.
Potencial
La transición hacia edificios con menor huella climática no depende únicamente de mejorar el aislamiento o instalar energías renovables. También exige transformar los materiales con los que se construyen.
Los geopolímeros fabricados con residuos ofrecen una oportunidad interesante para avanzar en esa dirección. Si futuras investigaciones confirman su comportamiento a largo plazo y las normativas evolucionan para facilitar su certificación, podrían incorporarse progresivamente en infraestructuras donde la resistencia al fuego sea prioritaria.
La posibilidad de convertir escombros de demolición y subproductos industriales en nuevos materiales de construcción abre además la puerta a reducir la extracción de recursos naturales y fomentar cadenas de suministro más locales. Menos residuos, menos emisiones y edificios más resilientes frente al calor extremo. Un cambio que, poco a poco, empieza a tomar forma en los laboratorios y que podría acabar transformando la manera en que se construyen las ciudades del futuro.
Vía Kaunas University of Technology
Más información: Influence of fine aggregate type on geopolymer mortar performance in an elevated temperature environment
Milagros Aranda dice
excelente información, queaparte de todos lo beneficios que aportaría a la economi6el más importante es al medio ambiente, nuestra casa que debemos cuidar.
Felix Villa Arvizu dice
me parecieron muy interesantes