CDT Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), han encontrado una forma de crear biocemento a partir de residuos, haciendo que la alternativa al cemento habitual sea aún más verde y sostenible.
Fuente: EcoInventos
El biocemento es una forma renovable de cemento que suele usar bacterias para formar una reacción de endurecimiento que une la tierra en un bloque sólido.
Los científicos de la NTU han conseguido ahora utilizar dos materiales de desecho habituales, los lodos de carburo industrial y la urea, procedente de la orina de los mamíferos, para crear biocemento.
Desarrollaron un proceso en el que la reacción de la urea con los iones de calcio en el lodo de carburo industrial forma un sólido duro, o precipitado. Cuando esta reacción tiene lugar en el suelo, el precipitado une las partículas del suelo y rellena los huecos entre ellas, creando una masa compacta de suelo. El resultado es un bloque de biocemento fuerte, resistente y menos permeable.
El equipo de investigación, dirigido por el profesor Chu Jian, presidente de la Escuela de Ingeniería Civil y Medioambiental, demostró que su biocemento podría convertirse en un método sostenible y rentable para la mejora del suelo, como el refuerzo del terreno para su uso en la construcción o la excavación, el control de la erosión de las playas, la reducción del polvo o la erosión del viento en el desierto, o la construcción de depósitos de agua dulce en las playas o en el desierto.
También puede utilizarse como biocemento para sellar grietas en la roca para controlar las filtraciones e incluso para retocar y reparar monumentos como tallas en la roca y estatuas.
El biocemento es una alternativa sostenible y renovable al cemento tradicional y tiene un gran potencial para ser utilizado en proyectos de construcción que requieran el tratamiento del suelo. Nuestra investigación hace que el biocemento sea aún más sostenible al utilizar dos tipos de residuos como materia prima. A largo plazo, no sólo abaratará la fabricación de biocemento, sino que también reducirá el coste de la eliminación de residuos.
Chu Jian
Orina, bacterias y calcio: Una receta sencilla para el biocemento.
El proceso de fabricación del biocemento requiere menos energía y genera menos emisiones de carbono en comparación con los métodos tradicionales de producción de cemento.
El biocemento del equipo de la NTU se crea a partir de dos tipos de materiales de desecho: los lodos de carburo industrial, el material de desecho de la producción de gas acetileno, procedente de las fábricas de Singapur, y la urea que se encuentra en la orina.
En primer lugar, el equipo trata los lodos de carburo con un ácido para producir calcio soluble. A continuación, se añade urea al calcio soluble para formar una solución de cementación. A continuación, el equipo añade un cultivo bacteriano a esta solución de cementación. Las bacterias del cultivo descomponen la urea en la solución para formar iones de carbonato.
Estos iones reaccionan con los iones de calcio solubles en un proceso denominado precipitación de calcita inducida por microbios (MICP). Esta reacción forma carbonato de calcio, un material duro y sólido que se encuentra de forma natural en la tiza, la caliza y el mármol.
Cuando esta reacción se produce en el suelo o la arena, el carbonato cálcico resultante une las partículas del suelo o la arena para aumentar su resistencia y rellena los poros entre ellas para reducir la filtración de agua a través del material. El mismo proceso puede utilizarse también en las juntas de las rocas, lo que permite reparar tallas y estatuas de roca.
El suelo reforzado con biocemento tiene una resistencia a la compresión no confinada de hasta 1,7 megapascales (MPa), superior a la del mismo suelo tratado con una cantidad equivalente de cemento.
Esto hace que el biocemento del equipo sea adecuado para su uso en proyectos de mejora del suelo, como el refuerzo del terreno o la reducción de la filtración de agua para su uso en la construcción o la excavación o el control de la erosión de las playas a lo largo de las costas.
Una alternativa sostenible al cemento.
La producción de biocemento es más ecológica y sostenible que los métodos utilizados para producir el cemento tradicional.
Una parte del proceso de fabricación del cemento consiste en quemar las materias primas a temperaturas muy elevadas, superiores a los 1.000ºC, para formar el clinker, el aglutinante del cemento. Este proceso produce una gran cantidad de dióxido de carbono. Sin embargo, este biocemento se produce a temperatura ambiente sin quemar nada, por lo que es un proceso más ecológico, menos exigente en energía y neutro en carbono.
En Singapur, los lodos de carburo se consideran material de desecho. Sin embargo, es una buena materia prima para la producción de biocemento. Al extraer el calcio de los lodos de carburo, hacemos que la producción sea más sostenible, ya que no necesitan utilizar materiales como la piedra caliza, que hay que extraer de una montaña.
La piedra caliza es un recurso finito: una vez que se acaba, se acaba. La extracción de piedra caliza también afecta a nuestro entorno natural y al ecosistema.
El equipo de investigación afirma que si la producción de biocemento pudiera alcanzar los niveles de la fabricación tradicional de cemento, el coste global de su producción comparado con el del cemento convencional sería menor, lo que convertiría al biocemento en una alternativa más ecológica y barata al cemento.
Restaurar monumentos y reforzar las costas.
Otra ventaja del método del equipo de la NTU para formular el biocemento es que tanto el cultivo bacteriano como la solución de cementación son incoloros. Cuando se aplican a la tierra, la arena o la roca, conservan su color original.
Esto lo hace útil para restaurar antiguos monumentos y artefactos rocosos. Por ejemplo, el Dr. Yang Yang ha utilizado el biocemento para reparar antiguos monumentos de Buda en China. El biocemento puede usarse para sellar huecos en monumentos agrietados y se ha utilizado para restaurar piezas rotas, como los dedos de las manos de un Buda. Como la solución es incolora, los monumentos conservan su color original, con lo que el trabajo de restauración se mantiene fiel a la historia.
En colaboración con los organismos nacionales competentes de Singapur, el equipo está probando actualmente su nuevo biocemento en el Parque de la Costa Este, donde se está utilizando para reforzar la arena de la playa. Al rociar las soluciones de biocemento sobre la arena, se forma una costra dura que impide que la arena sea arrastrada al mar.
El equipo también está estudiando otras aplicaciones a gran escala de su biocemento en Singapur, como la reparación de carreteras mediante el sellado de grietas en las mismas, el sellado de huecos en túneles subterráneos para evitar la filtración de agua, o incluso como terreno de cultivo para los arrecifes de coral, ya que a las larvas de carol les gusta crecer en el carbonato cálcico.
Más información: www.sciencedirect.com (texto en inglés).
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