Concreto autorregenerable: ¿Está llegando a un proyecto de construcción cerca suyo?

El gobierno de los Estados Unidos tiene previsto erogar más de mil billones de dólares en reparaciones retrasadas de caminos, puentes, represas y otras estructuras; y un material será el centro vital de la mayoría estas órdenes de trabajo: el concreto.

Desde los tiempos de los antiguos egipcios y los romanos, el concreto ha sido sinónimo de fuerza. Pero tiene una huella de carbono muy alta. La producción de uno de sus principales componentes, el cemento, genera un abrumante 5 por ciento (aproximadamente) de todas las emisiones de carbono del mundo.

La receta del concreto no ha cambiado en siglos: agua, agregados y el cemento que los une. Sus vulnerabilidades tampoco han cambiado. La principal es la siguiente: con el paso del tiempo, el concreto tiende a fisurarse por factores como la contracción, el secado rápido, la fragua y las cargas aplicadas. Incluso la presencia de pequeñas fisuras puede reducir su durabilidad.

Los costos de manos obra para realizar reparaciones relacionadas con el concreto en infraestructuras pueden ser elevados. Actualmente, las reparaciones incluyen inyectar cemento, morteros epóxicos o químicos, o encamisar estructuras deterioradas. Y, por supuesto, reemplazar estructuras de concreto fisuradas por concreto nuevo le cobra un precio al medio ambiente.

Hacer que el concreto actual tenga mayor vida útil sería beneficioso en ambos frentes. La buena noticia: En poco tiempo, el concreto fisurado podría autorregenerarse.

Marwa Hassan, profesora de ingeniería civil y ambiental de Universidad Estatal de Luisiana, está investigando un acercamiento al concreto autorregenerable.

“Lo que estamos tratando de hacer es imitar al cuerpo humano. En el cuerpo tenemos glóbulos blancos que se dirigen al problema y comienzan a sanarlo. Queremos que nuestro proceso actúe como esos glóbulos blancos: que cierren la fisura y curen el concreto”, afirmó.

Su equipo está trabajando en proyectos piloto en los que se utilizan compuestos económicos y simples, como el nitrato de calcio y el silicato de sodio, como “agentes sanadores” que se incrustan en una microcápsula hecha de poliuretano/úrea formaldehído. Las microcápsulas se distribuyen por toda la matriz de cemento. “Cuando una fisura comienza a propagarse, rompe la cápsula, libera el agente regenerante y este cierra la fisura”, dijo Hassan.

Otros investigadores están probando componentes biológicos, desde polímeros y resinas hasta bacterias, como regeneradores para fisuras.

Ciertas bacterias, como la Sporosarcina pasteurii, pueden incrustarse en el concreto junto con un almidón que les servirá de alimento. Si se forma una grieta e ingresa aire, las bacterias comienzan a crecer y reproducirse, con lo que excretarán una forma de carbonato de calcio que comenzará a sellar la fisura.

Hassan afirma que, si bien tanto los componentes químicos como los biológicos son prometedores, señala que utilizar silicato de sodio (tal como lo hace su equipo) genera concreto con algunas propiedades superiores.

La clave con las fisuras en el concreto es corregir fisuras microscópicas antes de que sean lo suficientemente grandes como para permitir el ingreso de agua, sales y hielo, elementos que puede reducir su resistencia.

“Hay que sellar cualquier fisura de al menos 0.1 milímetros, especialmente si se encuentran en superficies críticas”, dijo Karthik Obla, Vicepresidente de servicios técnicos de la Asociación Nacional de Concreto Mezclado Listo. Dijo que es especialmente importante al hacer frente a la posibilidad de corrosión en las barras de refuerzo. Los investigadores de la LSU (Universidad Estatal de Luisiana) han logrado sellar fisuras de 0.1 milímetros.

El concreto autorregenerable podría hacer posibles significativas reducciones de costos durante toda la vida útil de una estructura. Podría eliminar la necesidad de tareas recurrentes de mantenimiento y rehabilitación. Las primeras aplicaciones probablemente se den en lugares peligrosos y difíciles como túneles subacuáticos, puentes y cañerías de difícil acceso.

La menor intervención para realizar reparaciones podría ayudar a que tanto estados como municipios con escasez de efectivo ahorren muchos dólares valiosos en infraestructura para nuevos proyectos. Actualmente, el equipo de Hassan está trabajando en la cuantificación de los beneficios relacionados con los costos del concreto autorregenerable en comparación con las reparaciones tradicionales.

Mientras tanto, el eslogan de personas como Hassan es el siguiente: concreto, sánate a ti mismo.

 

Marsha Walton es productora de difusiones y reportera de temas de ciencia, tecnología y medio ambiente. Trabajó para la Fundación Nacional para la Ciencia, la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, el programa de conservación de PBS “This American Land” (Esta tierra estadounidense) y la Unidad de Ciencia y Tecnología de la CNN.