La Universidad de Jaén desarrolla un geopolímero que puede ser una alternativa al cemento. Como ventajas, este cemento ecológico es más barato, tiene las mismas cualidades mecánicas y vale para procesos químicos como elemento catalítico.
Los hornos empleados en la fabricación del cemento deben alcanzar más de mil grados, ya que es a partir de esa temperatura cuando se cuecen las arcillas empleadas en la producción de este material, fundamental en la construcción.
Estos requerimientos calóricos hacen de este proceso el responsable del diez por ciento de las emisiones de dióxido de carbono, unos gases de efecto invernadero que se podrían ahorrar, al menos en parte, si se apuesta por materiales como el que se está diseñando en la Universidad de Jaén.
Cemento ecológico basado en un nuevo geopolímero
El grupo de investigación Ingeniería Quimica y Ambiental. Fruto de su proyecto GEO4BUILD: Geopolímeros y subproductos para una Economía Circular en el ámbito de la construcción, ha conseguido desarrollar un geopolímero que se plantea como un posible sustituto del cemento o incluso un cemento ecológio.
Este nuevo material cuenta con la ventaja de que su proceso de producción resulta mucho más barato desde el punto de vista económico y también medioambiental, ya que no se necesitan alcanzar temperaturas tan elevadas para cocer los elementos que lo componen, fusionados a una temperatura cercana a los 80 grados, menos de una décima parte de la que se necesita para el cemento tipo portland.
Además, este nuevo cemento ecológico cuenta con unas propiedades adecuadas para ser protagonista en procesos catalíticos en la industria química, debido a su elevada porosidad.
Aplicaciones del cemento ecológico: mucho más que para construcción
Este equipo, en el que participa Luis Pérez Villarejo, está dedicado a investigaciones de ciencia básica. Así, su trabajo con este geopolímero no se centra tanto en buscarle aplicaciones sino en caracterizarlo desde diferentes puntos de vista.
Aunque no renuncian a dar un paso más en su investigación, porque aparte de trabajar en su desarrollo y la búsqueda de la formulación más adecuada, los investigadores de la Universidad de Jaén estudian el comportamiento físico y mecánico de este nuevo material, prueban diferentes formulaciones con el objetivo de desarrollar cemento ecológico para usos diversos.
Luis Pérez Villarejo explica que están ante un material “muy versátil”, que puede tener usos diversos. Aunque todavía tienen que estudiarlo mucho más en profundidad, confiesa, a fin de caracterizarlo con mayor precisión desde el punto de vista químico, llegar hasta el más mínimo detalle, ya que es la única manera de explotar todo su potencial de uso tanto en la industria de la construcción como en otros sectores para los que podría resultar muy útil.
Residuos de construcción y ceniza de cáscara de arroz
Los materiales para la producción de este geopolímero son son residuos de construcción y demolición y ceniza de cáscara de arroz. Pero hay una diferencia sustancial. Si el cemento endurece tras una reacción química activada por el agua, en el caso de este geopolímero, el endurecimiento sigue una forma química diferente, “mediante un incremento del pH”, dice Luis Pérez, o lo que es lo mismo, con un proceso de alcalinización.
“Añadimos unos reactivos químicos, que son los activadores alcalinos, con los que el pH de las materias primas empleadas sube a niveles 12,5-13 de catorce, que es el máximo. Los reactivos de alcalinización son silicatos sódico o potásico, y el pH de las materias primas empleadas sube”, explica este investigador de la Universidad de Jaén.
Mejor comportamiento mecánico que el cemento normal
En cuanto a resistencia mecánica, el geopolímero se comporta “igual o incluso mejor que el cemento portland”. Aunque todo depende de las materias primas que se utilicen en la fabricación. “Hay unas arcillas especiales, ricas en el mineral caolín, que funcionan perfectamente. Esas arcillas, con un activador alcalino, se convierten en un geopolímero muy bueno. Otras arcillas más pobres en caolín te van a dar unos resultados no tan buenos, pero comparables a las del cemento tradicional”.
Hasta el momento, las pruebas realizadas en el laboratorio están dando resultados muy positivos. Falta, aclara Luis Pérez Villarejo, entrar en fórmulas de producción a mayor escala, en las que se puedan ensayar los procesos casi como si se tratara de una instalación a nivel industrial.
Cemento más económico y sostenible
En este sentido, el grupo de investigación de la Universidad de Jaén está en contacto con empresas del sector, interesadas en probar con este modelo de producción de un cemento ecológico y alternativo que, números en la mano, es a todas luces más económico y sostenible, además, se trata de un material aglutinante que se comporta de una manera muy similar al cemento que se emplea actualmente, con unos valores de resistencia tan buenos o mejores que el cemento.
Este investigador del proyecto GEO4BUILD reconoce que aunque el potencial de este sustituto del cemento es muy elevado, resulta difícil convencer a una industria como la cementera, tradicionalmente muy conservadora y a la que le cuesta mucho apuntarse a innovaciones como la que representa este material.
Sin embargo, ya hay empresas a nivel internacional que están probando formulaciones similares, incluso comercializando, y los resultados obtenidos son bastante prometedores, a pesar de que todavía se necesita investigar más, para mejorar todavía más la fórmula química y pueda presentarse un producto todavía mejor, que valga para convencer a la industria cementera de las ventajas de este geopolímero como sustituto del ingrediente básico para la construcción.
Material adeuado para la fabricación de estructuras de edificios
Porque la idea de Luis Pérez Villajero no es tanto que este nuevo material sea capaz de sustituir totalmente al cemento, sino una parte. Por ejemplo, es muy adecuado para la fabricación de estructuras de edificios, como bloques de hormigón y piezas similares.
En cualquier caso y mientras estos proyectos se materializan, este grupo de investigación de la Universidad de Jaén profundiza en la estructura química completa de los geopolímeros, algo que no se conoce el completo y cuyo desciframiento podría ampliar todavía más el rango de usos de este material, incluso llegar a la producción cementos a medida.
Cemento ecológico como catalizador para la industria química
“En los geopolímeros, cuando a la materia prima se le añade el activo alcalinizante se produce una especie de gel, que es lo que hace como de pegamento. Este gel es similar a unos materiales que se emplean en catálisis química, que son las zeolitas” dice el investigador de la Universidad de Jaén.
Precisamente, ese parecido con las zeolitas hace que este geopolímero sea un material muy interesante como catalizador en procesos químicos de la industria.
“Los geopolímeros pueden ser sintetizados con porosidad controlada, que permite usarlos como soportes catalíticos, es decir, una material que permita anclar sobre la superficie porosa metales que, expuestos a un efluente líquido o gaseoso, sean capaces de catalizar determinadas reacciones químicas».
Material para la depuración de aguas
Por ejemplo, como , explica Luis Pérez Villarejo, la estructura mesoporosa de este geopolímero lo hace muy interesante como catalizador en depuración de aguas.
Pero es más, la última fase del proyecto GEO4BUILD entrará de lleno en el uso de los geopolímeros como catalizadores, y en ella se pretende incrementar la superficie específica del poro, para a continuación realizar ensayos de las reacciones catalíticas que más se dan en la industria química.
Los geopolímeros ganan peso como una alternativa cada vez más sólida al cemento, el segundo elemento más utilizado en la tierra por detrás del agua, que podrían contribuir a reducir de manera drástica las emisiones de gases contaminantes y también acabar con el lastre en imagen que arrastran las industrias cementeras.
