Un equipo de la Manipal University Jaipur logró incorporar biocarbón, obtenido a partir de lodos fecales humanos, a mezclas de hormigón y detectó mejoras en su comportamiento mecánico. La iniciativa busca aprovechar un material que normalmente se acumula en las plantas de tratamiento y, de paso, disminuir la cantidad de cemento necesaria en la construcción.
El ingeniero civil Raghuvesh Tiwari lideró la investigación, que será publicada en Nature Scientific Reports y abre una posible alternativa para aliviar tanto el gasto de cemento como el volumen de residuos que se acumulan en las plantas de tratamiento de aguas.
Cómo convierte la pirólisis los lodos en material de construcción
Los lodos usados en la investigación procedían de una instalación de tratamiento situada en la localidad india de Warangal. Sometió los lodos fecales a pirólisis, un proceso de calentamiento con poco oxígeno a temperaturas de entre 350 y 450 °C. El proceso los transformó en un biocarbón rico en carbono.
Los científicos sustituyeron parcialmente el cemento por biocarbón en diferentes proporciones. Así evaluaron cómo se integraba el nuevo componente en la estructura del hormigón y qué cambios generaba cuando la mezcla soportaba presión y carga.
Los resultados de las pruebas de resistencia
Después de 91 días de curado, las pruebas mostraron mejoras en la resistencia. La formulación con un 5% de sustitución ya ganaba resistencia, y con un 10% el aumento era mayor: la mezcla registró un incremento medio del 21% en la resistencia a la compresión y de hasta el 42% en la resistencia a la flexión.
Estos resultados llamaron la atención de la industria global de la construcción. Una mezcla con un 10% de sustitución, que alcanzó una mejora de hasta el 42% en la resistencia a la flexión. Podría permitir estructuras más duraderas y reducir los costos de mantenimiento.
Por qué el biocarbón fortalece la estructura del hormigón
Los ensayos identificaron dos mecanismos detrás del refuerzo, los microporos del biocarbón absorben agua y la liberan de forma gradual mientras fragua el hormigón. Esto favorece las reacciones químicas responsables de su endurecimiento, el biocarbón también mejora la densidad interna y reduce posibles puntos débiles en la matriz.
Además, el material contiene sílice, un compuesto que reacciona químicamente con otros componentes del cemento durante el curado. Sus partículas finas también rellenan vacíos microscópicos, generando una estructura más compacta y resistente a largo plazo.
El beneficio ambiental que va más allá de la resistencia
La propuesta aborda dos problemas: reduce la cantidad de cemento necesaria para cada estructura y reutiliza un residuo que, de otro modo, tendría que desecharse en plantas de tratamiento. Ambos efectos contribuyen a reducir la huella ambiental de la construcción.
Antes de pensar en aplicaciones reales, los investigadores planean someter el material a nuevas pruebas: ciclos de congelación y deshielo, exposición a salinidad y a temperaturas extremas. Falta además determinar si los metales pesados que pueden contener algunos lodos representan un riesgo de liberación a largo plazo. Por ahora, el estudio tampoco cuantifica cuánto se reducirían las emisiones ni qué costaría producir este biocarbón a escala industrial.
