El cemento Portland, el aglomerante más utilizado en la construcción desde su patente en 1824 por el británico Joseph Aspdin, es también una de las principales fuentes de emisiones de dióxido de carbono del sector industrial: según estimaciones recogidas por organismos internacionales de energía, su fabricación puede representar en torno al 7% u 8% de las emisiones globales de CO2, debido al proceso de calcinación de la caliza y al elevado consumo energético de los hornos donde se produce el clínker. Buscar alternativas que reduzcan esa huella sin sacrificar prestaciones técnicas es, desde hace más de una década, uno de los frentes de investigación más activos en ingeniería de materiales.
El equipo de Kaunas ha optado por la vía de los geopolímeros, una familia de materiales que, a diferencia del hormigón convencional, no depende de la reacción de hidratación del cemento sino de la activación alcalina de aluminosilicatos. En este caso, los investigadores emplearon como precursores restos de ladrillo cerámico procedentes de demoliciones y metacaolín, un subproducto derivado de la fabricación de vidrio expandido en una planta lituana, evitando así que ambos materiales terminaran en vertedero. El estudio evaluó cinco tipos de áridos finos distintos combinados con esos residuos para determinar qué fórmula ofrecía el mejor comportamiento frente al fuego, sometiendo las muestras a un calentamiento gradual hasta los 200, 400, 600 y 800 grados y manteniendo cada nivel durante dos horas antes del enfriamiento.
Los resultados apuntan a una diferencia notable según el tipo de árido empleado. Las mezclas que incorporaron corindón como árido fino fueron las que mejor resistieron el calor extremo: tras la exposición a 800 grados retuvieron el 108,6% de su resistencia inicial —es decir, la superaron— y alcanzaron 53 megapascales de resistencia a compresión, con una pérdida de masa de apenas el 2,3%, según los datos del estudio.
La combinación de un 75% de residuo cerámico y un 25% de metacaolín, empleando árido procedente también de residuos cerámicos, conservó el 78,7% de su resistencia original, equivalente a 34,7 megapascales. Las formulaciones elaboradas enteramente con metacaolín, en cambio, se degradaron con fuerza al llegar a los 800 grados, con una retención de resistencia que osciló entre el 5,6% y el 22,3%. Los propios autores señalan que la temperatura de exposición fue el factor con mayor peso en el comportamiento del material, aunque el tipo de árido también resultó determinante, en particular en el caso de los residuos cerámicos.
«En edificios y plantas industriales hay zonas donde el hormigón trabaja literalmente justo al lado del fuego, en torno a chimeneas, calderas, hogares, túneles o equipos de alta temperatura», ha explicado Danutė Vaičiukynienė, directora del Grupo de Investigación en Materiales de Construcción, Estructuras y Tecnologías de la KTU. «En esos lugares necesitamos materiales que no solo no ardan, sino que también conserven su resistencia tras la exposición a un calor extremo, y eso es exactamente lo que estos morteros geopoliméricos están diseñados para hacer», ha añadido la investigadora.
El equipo apunta como usos más inmediatos el revestimiento de túneles, la protección de infraestructura subterránea y los sistemas pasivos contra incendios, aplicaciones donde la normativa de seguridad —en España regulada, entre otros marcos, por el Código Técnico de la Edificación en su documento básico de seguridad en caso de incendio— exige materiales con comportamiento certificado frente al fuego durante periodos determinados.
Uno de los hallazgos que los investigadores destacan como más singulares es que la exposición repetida a altas temperaturas no debilitaría el material, sino que lo reforzaría. «Puede verse que la exposición repetida a temperaturas elevadas no debilita nuestro mortero; de hecho, lo vuelve más fuerte», ha sostenido Vaičiukynienė, quien ha precisado que el grupo continúa estudiando el conjunto de propiedades del compuesto. La investigadora ha subrayado además la sencillez de manejo de uno de los residuos empleados: «El metacaolín fue una base de partida perfecta; no hace falta molerlo ni clasificarlo, solo se toma y se usa», ha detallado, en referencia a un aspecto que reduciría los costes de procesamiento.
El camino hasta dar con la combinación adecuada no ha sido inmediato. «Cuando una empresa se acerca con una consulta sobre un posible uso de su material de desecho, es difícil resolverlo de inmediato. A veces la respuesta llega después de dos o tres años de experimentación continua», ha relatado la investigadora, en una descripción que ilustra los tiempos reales de la investigación aplicada frente a la percepción de innovación instantánea.
Barreras para su adopción industrial
Más allá de los resultados de laboratorio, Vaičiukynienė ha identificado obstáculos que exceden lo estrictamente científico. «También hay barreras psicológicas y económicas, la industria de los aglomerantes basados en clínker tiene un mercado establecido», ha señalado, apuntando a la inercia de un sector con cadenas de suministro, normativas y certificaciones consolidadas desde hace casi dos siglos. Ese tipo de resistencia no es nueva en la historia de los materiales de construcción: cambios como la introducción del hormigón armado a finales del siglo XIX o la generalización del hormigón pretensado en el siglo XX tardaron décadas en desplazar a las técnicas anteriores, pese a sus ventajas técnicas demostradas, precisamente por la magnitud de la infraestructura industrial y normativa ya construida alrededor de los materiales tradicionales.
A falta de ensayos a mayor escala, de estudios de durabilidad a largo plazo y de una eventual homologación normativa —pasos que, según reconocen los propios autores, pueden llevar años—, el hormigón geopolimérico lituano se sitúa por ahora en la fase de investigación aplicada, con aplicaciones piloto como horizonte más cercano antes de cualquier producción a escala industrial.
