Cementantes ecológicos para construcción sustentable

Actualmente la producción mundial de cemento representa el segundo problema ambiental más importante en términos de contaminación, debido a la alta cantidad de dióxido de carbono (CO₂) que emite durante su proceso de producción. Se estima que por cada tonelada de cemento fabricado se libera aproximadamente una tonelada de dióxido de carbono en el ambiente.

Con el objetivo de reducir el uso del cemento tradicional, la alianza conformada por la empresa Productora de Cal de Yucatán, la Universidad Anáhuac Mayab, el Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. (CICY) y la Universidad Modelo ha desarrollado cementantes ecológicos base hidróxido de calcio (cal) que resultan sustentables desde un punto de vista ambiental, social, tecnológico y comercial.

Con el financiamiento del Programa de Estímulos a la Innovación (PEI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), se elaboró un material compuesto por cal hidratada y puzolana para la generación de un cementante de mayor resistencia y sustentabilidad. Esta nueva mezcla tiene, además, la característica de tener mejores propiedades mecánicas como flexibilidad y capacidad de fraguado.

Ing. Jose Diaz Basteris con muestras de Carbonato de Calcio

José Díaz Basteris, gerente de Innovación de Productora de Cal de Yucatán, señaló que el carbonato de calcio es un mineral ampliamente distribuido en la región de Yucatán, con alrededor de 98 por ciento de pureza (equivalente a un grado farmacéutico).

De este mineral se obtiene hidróxido de calcio, que deriva en una gran variedad de productos para la industria metalúrgica, tratamientos de mantos acuíferos, actividades agrícolas, acuícolas y para el sector de la construcción. “Como parte de esto, buscamos que los usos sustentables que tiene la cal se pudieran aplicar a las construcciones actuales”, apuntó Díaz Basteris.

Desarrollo de materiales

Rubén Domínguez Maldonado, investigador de la Universidad Anáhuac Mayab, señaló que la primera idea fue obtener una formulación para que estos cementantes tuvieran ciertas propiedades acordes con el mercado.

De acuerdo con Domínguez Maldonado, quien es miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), estos materiales fueron estudiados midiendo sus propiedades mecánicas y comparándolas con las que se encuentran en el mercado. De igual manera, se realizaron estudios de envejecimiento utilizando distintos métodos de degradación de manera controlada en cámaras de intemperie.

Para estudiar el deterioro, los materiales fueron sometidos a procesos de envejecimiento en una cámara de corrosión salina para evaluar su comportamiento mecánico posterior, usando normas de la ASTM International (American Society for Testing and Materials). Posteriormente, se realizó un estudio de pérdida de color en el material utilizando un espectrofotómetro Datacolor.

A partir de los resultados obtenidos, se encontró que las propiedades mecánicas de estos nuevos materiales ecológicos son competitivas con el mercado, por lo que se decidió someter una segunda etapa para el desarrollo de una planta a escala piloto para las formulaciones de estos cementantes. Esta segunda etapa fue aprobada por el Programa de Estímulos a la Innovación del Conacyt.

“En esta nueva etapa se planteó el desarrollo de una planta piloto de dosificadores en donde se pudieran generar las formulaciones de los distintos cementantes de manera controlada”, apuntó el investigador.

Ciclo ecológico de la cal

De acuerdo con el ingeniero químico José Díaz Basteris, el cemento está constituido en 60 por ciento de óxido de calcio, un porcentaje es sulfato de calcio (yeso) y sus demás componentes provienen de arcillas como óxidos de aluminio y óxidos de fierro, que le otorgan las propiedades de un secado y fraguado rápido. Con el paso del tiempo estos metales sufren calentamientos y deformaciones, por lo que se estima que su durabilidad oscila entre 100 y 150 años.

Carbonato de Calcio.

La cal, por otra parte, posiblemente cuente con alrededor de cinco mil años de existencia. En palabras de Díaz Basteris, se piensa que el descubrimiento del fuego por el hombre es parte también del descubrimiento de la cal, pues las piedras y los materiales que se usan para mantener vivo el fuego, al contacto con el agua, dejan como resultado piedras que se deshacen al contacto y se convierten en el polvo blanco de este material.

El ciclo de la cal inicia con la formación de piedras de carbonato de calcio, que al calcinarse libera sus componentes de dióxido de carbono hacia la atmósfera para formar el óxido de calcio, una piedra de color blanco. Esta piedra se hidrata mediante agua y se convierte en cal hidratada que absorbe el dióxido de carbono que está liberado en el ambiente para transformarlo de nuevo en carbonato de calcio.

“Siempre lo vas a seguir reutilizando y no estás contaminando. La problemática viene en los usos de combustible y los tratamientos que dé la planta, pero como producto, la cal no genera ningún daño en el medio ambiente”, apuntó Díaz Basteris.

Debido a que las construcciones de cemento están compuestas de materiales contaminantes, varillas de metal y diferentes granos de piedras, la demolición de un edificio solo puede resultar en escombro. A diferencia de esto, los cementantes ecológicos pueden reprocesarse, meterse en grandes hornos y volverse a usar.

El camino de la innovación empresarial

Productora de Cal de Yucatán es una empresa que en los últimos cuatro años le ha apostado a proyectos de innovación, un campo en el que aún es difícil vincularse en la región, en gran medida debido a la desconfianza que para los empresarios representa desarrollar actividades fuera de sus propias instalaciones.

“Los productos resultantes nos benefician a todos en un aspecto económico, pero no todos los empresarios yucatecos tienen la apertura para financiar una investigación que pueda obtener ganancias posteriormente, así que convencerlos fue travesía que tuvo como resultado una de las grandes innovaciones que hemos logrado”, apuntó Díaz Basteris.

El valor de experiencia de la empresa ha contribuido en gran medida al desarrollo de la investigación. Mayacal cuenta con más de 50 años de presencia en el mercado, y se ha enfocado en el desarrollo de productos benéficos para sus clientes, la sociedad y el medio ambiente.

Junto con los investigadores de las instituciones educativas y científicas, Díaz Basteris desarrolló diversas formulaciones para probar qué tanto podrían realizar un material que se asemeje a un cemento y, al mismo tiempo, que pudiera competir contra los productos de esta industria.

“Sin embargo, no podemos competir contra cementeros, no puedes competir contra un gigante cuando tú no eres un gigante; pero sí puedes hacer innovación y encontrar los nichos en los que tu innovación puede ser utilizada”, apuntó.