El hormigón está agotando las reservas de arena del planeta, pero investigadores de Noruega y Japón han descubierto una manera de convertir la fina arena del desierto en adoquines resistentes. Su "hormigón de arena botánica" de origen vegetal podría aliviar la presión sobre ríos y montañas, a la vez que aprovecha un recurso descuidado.
El hormigón está en todas partes: en casas, escuelas, puentes y aceras. Pero el material de construcción favorito del mundo depende de un recurso que escasea en muchos lugares: la arena adecuada.
Ante el aumento de la demanda de hormigón, los investigadores se apresuran a encontrar ingredientes más sostenibles. Un equipo de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) y la Universidad de Tokio cree que la respuesta podría estar en un lugar sorprendente: los desiertos del mundo.
Han desarrollado un material prototipo, llamado hormigón de arena botánica o sandcrete botánico, que transforma la fina arena del desierto en adoquines resistentes al combinarla con aditivos vegetales y calor. Este método podría ayudar a aliviar la presión sobre ríos y montañas que actualmente se extraen o trituran para obtener arena de construcción.
El hormigón es el material de construcción más utilizado en la Tierra, superado solo por el agua en consumo total. La producción del cemento que une el hormigón genera una gran parte de las emisiones globales de dióxido de carbono, y la industria también impulsa la extracción masiva de arena. Para obtener arena del tamaño y la forma adecuados para el hormigón, las empresas trituran la roca para obtener grava y arena, o extraen arena de ríos y otros depósitos naturales, lo que transforma paisajes y daña los ecosistemas.
Al mismo tiempo, los desiertos contienen grandes cantidades de arena que las empresas constructoras suelen ignorar. Los granos son tan finos y lisos que no son compatibles con las mezclas de hormigón convencionales. Durante años, los ingenieros se han preguntado si esa arena del desierto podría aprovecharse de alguna manera.
Los investigadores han debatido durante muchos años si la arena del desierto puede utilizarse en el hormigón. El problema radica en que su grano es tan fino que no es adecuada como fijación en el hormigón. En otras palabras, el hormigón no tendrá la dureza suficiente para su uso en diversos proyectos de construcción, declaró en un comunicado de prensa Ren Wei, autor principal y coautor del estudio, investigador postdoctoral del Departamento de Fabricación e Ingeniería Civil de la NTNU.
En lugar de intentar incorporar arena del desierto a las recetas estándar de hormigón, el equipo de la NTNU-Tokio diseñó un material diferente. Su hormigón de arena botánica se fabrica prensando arena del desierto junto con pequeños trozos de madera y otros componentes vegetales bajo calor. El material vegetal ayuda a unir los granos de arena para formar un bloque sólido.
En su estudio experimental, publicado en el cuadro Revista de ingeniería de construccióng, los investigadores probaron muchas combinaciones antes de encontrar una fórmula que funcionara bien.
Hasta ahora, todos los experimentos se han llevado a cabo en el laboratorio de la Universidad de Tokio. Analizamos cómo diversos factores, como la temperatura, la proporción de mezcla, la presión, el tiempo de prensado y los diferentes tipos de arena, afectan la resistencia y la densidad de los materiales —añadió Wei—.
Al variar sistemáticamente estas condiciones, el equipo descubrió que la arena del desierto, procesada de esta manera, puede formar un material sorprendentemente resistente. De hecho, los bloques prototipo eran lo suficientemente robustos como para usarse como adoquines para pavimentos y aceras.
Este es un uso más restringido que el del hormigón estructural, que debe soportar cargas pesadas en edificios y puentes. Pero incluso centrarse en pavimentos y aplicaciones similares podría marcar la diferencia. Ciudades y pueblos de todo el mundo construyen grandes extensiones de aceras, plazas y senderos, todos los cuales actualmente dependen del hormigón convencional, ladrillo o piedra.
Si el hormigón de arena botánica se pudiera ampliar para estos usos, se podría reducir la necesidad de explotar y triturar rocas o dragar lechos de ríos para obtener arena. Esto se traduciría en menos cicatrices en las laderas de las montañas, menos perturbaciones en los ecosistemas fluviales y un uso más eficiente de los recursos naturales del planeta.
Este enfoque también podría ayudar a abordar los desafíos en las regiones desérticas, donde la arena abunda, pero a menudo se considera un problema más que un recurso. Convertir este material, a veces descartado como "inútil", en elementos básicos para la infraestructura local podría impulsar un desarrollo más sostenible en esas zonas.
El proceso en sí es relativamente sencillo, según los investigadores.
El proceso de producción es relativamente sencillo, por lo que, en principio, el material puede fabricarse en muchos lugares. Pero necesitamos realizar más pruebas, incluyendo su resistencia al frío, antes de poder utilizarlo en Noruega, añadió Wei.
La siguiente fase de pruebas será crucial. Hasta ahora, todo el trabajo se ha realizado en condiciones controladas de laboratorio. Antes de poder utilizar el hormigón de arena botánica en exteriores en proyectos reales, los ingenieros deberán comprender cómo se comporta ante temperaturas gélidas, humedad, desgaste prolongado y otras agresiones ambientales. El equipo también está considerando dónde el material ofrece la mayor viabilidad ambiental.
Para que la idea genere beneficios climáticos y ecológicos reales, Wei enfatizó que la arena del desierto debe utilizarse cerca de su origen. El envío de arena pesada o bloques terminados a todo el mundo aumentaría las emisiones y socavaría las ganancias de sostenibilidad. La visión es la producción local o regional, especialmente en zonas que ya cuentan con grandes recursos de arena del desierto.
El hormigón de arena botánica aún se encuentra en sus primeras etapas y no sustituye directamente al hormigón tradicional. Sin embargo, apunta a un cambio más amplio en la construcción: el uso de más aglutinantes vegetales, la adaptación de los materiales a los recursos locales y un diseño con un menor impacto ambiental.
Si pruebas posteriores confirman su durabilidad y rendimiento, este material a base de arena del desierto podría formar parte de una nueva generación de productos de construcción más ecológicos. De este modo, podría ayudar a resolver una sorprendente paradoja global: mientras la humanidad se dedica a triturar montañas y vaciar ríos en busca de arena, vastos océanos de granos finos yacen, en gran parte, sin explotar, en los desiertos del mundo.