El hormigón forma parte del paisaje prácticamente de cualquier sociedad moderna. Edificios, carreteras, puentes, túneles y presas dependen de este material por una razón de peso: combina una gran facilidad de fabricación y moldeado con una extraordinaria resistencia una vez endurecido. No obstante, detrás de esta versatilidad existe un importante problema ambiental. La producción de cemento, uno de los componentes esenciales del hormigón, genera enormes cantidades de dióxido de carbono, sobre todo por el procesamiento de la piedra caliza a altas temperaturas. Reducir la cantidad de cemento necesaria para fabricar hormigón se ha convertido en un objetivo muy importante para la ciencia.Una investigación realizada por un equipo dirigido por el ingeniero civil Raghuvesh Tiwari, de Manipal University Jaipur, en India, ha planteado una posibilidad tan llamativa como poco convencional: utilizar residuos fecales humanos transformados en biocarbón para sustituir parte del cemento. La propuesta podría tener una doble ventaja a nivel ambiental, ya que permitiría aprovechar un residuo que debe ser tratado y, al mismo tiempo, reducir en gran medida la cantidad de cemento empleada para la construcción.La sorprendente segunda vida de los residuos fecales Hormigón que contiene lodos fecalesEl protagonista de esta historia es el biocarbón, un material rico en carbono que se obtiene mediante el calentamiento de materia orgánica en condiciones de baja presencia de oxígeno. Su uso como sustituto parcial del cemento lleva tiempo despertando interés, y ya se ha investigado con materias primas como restos de madera, serrín o residuos agrícolas. En este caso, los investigadores decidieron probar con lodos fecales procedentes de una planta de tratamiento en Warangal, India.Todo comienza con el secado de los lodos. Después, estos se someten a pirólisis, un tratamiento térmico realizado entre 350 y 450 grados Celsius en un ambiente con poco oxígeno. De esta transformación se obtiene el biocarbón, que posteriormente se tritura y se tamiza hasta conseguir partículas suficientemente finas para incorporarlas a la mezcla de hormigón.Las primeras pruebas del nuevo hormigón Visto bajo el microscopio, se puede ver cómo cambia la estructura del hormigón a medida que se usa más biocarbónLos investigadores prepararon diferentes muestras en las que reemplazaron una parte del cemento por este biocarbón. Las cantidades ensayadas fueron del 5, 10 y 15 %. Posteriormente, comprobaron cómo respondían las mezclas a diferentes pruebas destinadas a medir propiedades esenciales, como la resistencia a la compresión y a la flexión, la absorción de agua, la porosidad y la contracción durante el secado.Los resultados fueron muy positivos. El hormigón que contenía un 5 % de sustitución mostró, en términos generales, la mejor combinación de propiedades. Además, su resistencia no dejó de aumentar durante el periodo de curado. Después de 91 días, los investigadores observaron un incremento medio cercano al 20 % en la resistencia a la compresión y del 36 % en la resistencia a la flexión. La mezcla con un 10 % también ofreció resultados destacados, con mejores aproximadas del 21 % y el 42 %, respectivamente.El comportamiento del material no se limitó a una mayor resistencia. La mezcla con un 5 % de biocarbón presentó también una menor absorción de agua, menos porosidad y una reducción inferior durante el secado en comparación con el hormigón convencional. Cuando la proporción aumentó hasta el 10 %, sus características siguieron siendo, en líneas generales, comparables a las del hormigón que se usa habitualmente. Sin embargo, superar ese límite parece ser contraproducente. Con un 15 % de sustitución, aunque el material continuó ganando resistencia durante el curado, su rendimiento final fue inferior al de las mezclas con un 5 % o un 10 %.Los científicos creen que este efecto tiene varias explicaciones. Una de ellas está relacionada con la peculiar estructura del biocarbón. Sus partículas contienen numerosos pequeños espacios capaces de retener agua y liberarla poco a poco. Esa humedad adicional puede favorecer las reacciones químicas que tienen lugar mientras el cemento se endurece, actuando como una especie de reserva microscópica de agua dentro del propio hormigón. Consiguen crear un nuevo hormigón gracias a un desecho que llevas en tu bolsillo: promete transformar la construcciónTambién parece importante su composición química. El biocarbón obtenido de los lodos fecales contiene sílice, un compuesto que puede reaccionar con sustancias generadas durante el endurecimiento del cemento y contribuir a producir materiales que aumentan la resistencia del hormigón. Este tipo de comportamiento se conoce como actividad puzolánica y recuerda, en cierto modo, a las reacciones aprovechadas por los antiguos constructores romanos mediante el empleo de materiales volcánicos.A todo eso se suma un efecto físico: las diminutas partículas del biocarbón pueden ocupar algunos de los espacios existentes entre los demás componentes del hormigón, favoreciendo una estructura interna más compacta. Las observaciones realizadas con microscopía respaldaron esta explicación. Las muestras con un 5 % presentaban una matriz más densa y mejor integrada, mientras que las que contenían un 15 % mostraban una estructura menos uniforme, con más poros y grietas.Pese a estos resultados prometedores, todavía sería prematuro imaginar ciudades enteras construidas con este material. Antes de considerar su aplicación a gran escala, habrá que comprobar su comportamiento frente a situaciones como temperaturas extremas, ciclos de congelación y deshielo o ambientes con elevada concentración de sales. Otro aspecto que requiere especial atención es la posible presencia de metales pesados en los lodos fecales y la capacidad del hormigón para mantenerlos atrapados durante largos periodos.