Al utilizar una solución a base de agua carbonatada, en lugar de agua sin gas, durante el proceso de fabricación del hormigón, un equipo de ingenieros dirigidos por la Universidad Northwestern ha descubierto una nueva forma de almacenar dióxido de carbono (CO).2) en materiales de construcción en todas partes.
El nuevo proceso no sólo puede ayudar a secuestrar CO;2 En un entorno cada vez más cálido, también se obtiene un hormigón con una resistencia y durabilidad sin concesiones.
En experimentos de laboratorio, el proceso produjo CO.2 Eficiencia de secuestro de hasta el 45 %, es decir, aproximadamente la mitad del CO2 La inyección fue capturada y almacenada durante la fabricación del hormigón. Los investigadores esperan que su nuevo proceso pueda ayudar a compensar el CO.2 Emisiones de las industrias del cemento y el hormigón, que son responsables del 8% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero.
El estudio fue publicado hoy (26 de junio) en Materiales de comunicaciónUna revista publicada por Nature Portfolio.
“Industrias del cemento y el hormigón CO causado por humanos2 dijo Alessandro Rota-Luria de Northwestern, quien dirigió el estudio. “Estamos tratando de desarrollar enfoques que sean menos CO2 Las emisiones asociadas con estas industrias y, en última instancia, pueden convertir el cemento y el hormigón en ‘sumideros de carbono’ a gran escala. Aún no hemos llegado a ese punto, pero ahora tenemos una nueva forma de reutilizar parte del CO.2 Liberados como consecuencia de la fabricación de hormigón del mismo material. Y nuestra solución es técnicamente lo suficientemente simple como para que sea relativamente fácil de implementar para la industria”.
“Más interesante aún, este enfoque para acelerar y desacelerar la carbonatación de materiales a base de cemento ofrece la oportunidad de diseñar nuevos productos a base de clinker donde el CO2 se convierte en un componente importante”, dijo el coautor del estudio David Zampini, vicepresidente de investigación y desarrollo global de CEMEX.
Ruta Loria es profesora adjunta Louis Berger de Ingeniería Civil y Ambiental en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. El estudio fue una colaboración entre el laboratorio de Rotta Loria y CEMEX, una empresa global de materiales de construcción dedicada a la construcción sustentable.
Limitaciones del proceso anterior
El hormigón, una parte no negociable de la infraestructura, es uno de los materiales más utilizados en el mundo, sólo superado por el agua. Para fabricar hormigón en su forma más simple, los trabajadores mezclan agua, agregados finos (como arena), agregados gruesos (como grava) y cemento, que une todos los ingredientes. Desde la década de 1970, investigadores anteriores han explorado varias formas de almacenar CO.2 dentro del concreto.
“La idea es que el cemento ya reaccione con el CO.2Explicó Rota Luria. “Es por eso que las estructuras de hormigón absorben CO de forma natural.2. Pero, por supuesto, absorbió CO2 El CO tiene una pequeña fracción.2 se emite al producir el cemento necesario para fabricar hormigón”.
Procesos de almacenamiento de CO2 Se clasifica en una de dos categorías: carbonatación de hormigón endurecido o carbonatación de hormigón fresco. En el enfoque endurecido, los bloques sólidos de concreto se colocan en cámaras donde el CO2 El gas se inyecta a alta presión. En la nueva versión, los trabajadores se inyectan CO.2 Gas en la mezcla de agua, cemento y áridos cuando se prepara el hormigón.
En ambos métodos, algo de CO inyectado2 El carbonato de calcio sólido reacciona con el cemento para formar cristales. Sin embargo, ambas técnicas comparten limitaciones para romper acuerdos. Se ven obstaculizados por el bajo nivel de CO.2 Captura de rendimiento y alto consumo energético. Peor aún: el hormigón resultante suele estar debilitado, lo que dificulta su trabajabilidad.
Poder sin concesiones
En el nuevo enfoque de Northwestern, los investigadores aprovecharon el proceso de carbonatación del hormigón fresco. Pero, en lugar de inyectar CO2 Mezclando todos los ingredientes, primero inyectaron CO2 Gas en agua mezclado con una pequeña cantidad de cemento en polvo. Tras mezclar esta suspensión carbonatada con el resto del cemento y áridos, obtuvieron un hormigón que realmente absorbía CO.2 durante su preparación.
“La suspensión de cemento carbonatado en nuestro enfoque es un fluido de viscosidad mucho menor que la mezcla de agua, cemento y agregados tradicionalmente utilizados en los enfoques actuales para carbonatar el concreto fresco”, dijo Rota-Luria. “Por lo tanto, podemos mezclarlo muy rápidamente y aprovechar la cinética muy rápida de la reacción química que ocurre con los minerales de carbonato de calcio. El resultado es un producto sólido con una concentración significativa de minerales de carbonato de calcio en comparación con el CO.2 se inyecta en la mezcla de hormigón fresco.”
Después de analizar su hormigón carbonatado, Rota-Luria y sus colegas descubrieron que su resistencia era comparable a la durabilidad del hormigón normal.
“Una limitación común del enfoque de la carbonatación es que la resistencia a menudo se ve influenciada por reacciones químicas”, dijo. “Pero, según nuestros experimentos, demostramos que la potencia puede ser mayor que eso. Todavía tenemos que probarlo más a fondo, pero al menos podemos decir que no está comprometido. Como no hay ningún cambio en la fuerza, puede usarse en vigas, losas, columnas, cimientos, todo para lo que usamos actualmente el concreto”.
“Los resultados de esta investigación indican que, aunque la carbonatación de materiales a base de cemento es una reacción bien conocida, todavía hay margen para una mayor optimización del CO.2 adopción a través de una mejor comprensión de los mecanismos involucrados en el procesamiento de materiales”, dijo Zampini.
El estudio, “Almacenamiento de CO2 Fortalecimiento del Concreto Carbonatando su Cemento en Suspensión”, con el apoyo de CEMEX Innovation Holding Ltd.
