El hormigón es uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo y desempeña un papel fundamental en la industria de la construcción por su durabilidad y versatilidad. Sin embargo, su producción consume mucha energía y libera grandes cantidades deCO2. Por ello, los expertos están investigando a fondo cómo hacer que la construcción con hormigón sea más sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Este artículo muestra cuáles son las palancas más prometedoras y, al mismo tiempo, dónde residen los mayores retos para un hormigón más ecológico.
¿Qué influye en la huella de carbono del hormigón?
Los principales componentes del hormigón son arena, grava, agua y cemento. La producción de cemento provoca entre el cinco y el ocho por ciento de lasemisiones mundialesde CO2 . Si la industria cementera fuera un país, sería el cuarto mayor emisor de dióxido de carbono del mundo, según el Foro Económico Mundial.
El cemento y su impacto ecológico
Elcemento, a su vez, se compone principalmente de clínker, que se produce calentando piedra caliza y arcilla a unos 1450°C. Este proceso no sólo consume una cantidad significativa de energía debido a las altísimas temperaturas, sino que también libera grandes cantidades deCO2 como resultado de la propia reacción química. Veamos ahora con más detalle estos dos factores:
1. Reacciónquímica: El clínker es el resultado de la descomposición térmica de la piedra caliza y la arcilla a unos 1450°C en un horno de cemento. Este proceso se conoce como calcinación y da lugar a la formación de óxido de calcio yCO2. La calcinación es una reacción química inevitable y causa entre el 50 y el 60% de lasemisiones totalesde CO2 asociadas a la producción de cemento. Estas emisiones del proceso son especialmente difíciles de reducir, ya que no pueden eliminarse cambiando los combustibles o aumentando la eficiencia.
2. Consumo de energía durante la producción: Alrededor del 40% de las emisiones totales proceden de la quema de combustibles fósiles para generar las altas temperaturas necesarias para la producción de cemento. Este consumo de energía puede reducirse mediante el uso de energías renovables y tecnologías más eficientes.
En resumen, es importante empezar por el cemento y su producción para construir de forma más sostenible con hormigón. Veamos cómo se puede mejorar la huella de carbono del cemento y el clinker.
Seis caminos hacia un cemento más respetuoso con el clima
Según la Asociación de la Industria Cementera Austriaca, el sector ya está aplicando con éxito numerosas medidas para lograr una mayor sostenibilidad:
1) Reducir el clínker: Parte del clínker puede sustituirse por otros materiales más respetuosos con el medio ambiente o que ya se producen como subproductos industriales. El clínker de cemento Portland, por ejemplo, se sustituye por cenizas volantes, escoria granulada de alto horno (GGBS), arcilla calcinada o yeso.
2) Procesos de producción modernos: Si el clínker de cemento se produce en hornos rotatorios con sistemas de precalentamiento por ciclones, el calor residual generado durante la producción puede utilizarse en el proceso interno de producción para precalentar el combustible y las materias primas. Esto reduce el consumo total de energía para la producción de cemento. Además, el calor residual restante puede alimentar las redes de calefacción urbana circundantes y contribuir así al suministro energético regional.
3) Combustibles alternativos: en lugar de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo crudo o el gas natural, la industria cementera recurre cada vez más a combustibles alternativos como los residuos plásticos, los neumáticos viejos o los residuos de fibra de papel.
El Foro Económico Mundial señala otras posibilidades innovadoras:
> Nuevos cementos: El desarrollo de cementos sin clínker podría reducir considerablemente las emisiones. Se están investigando alternativas a la piedra caliza, como la extracción de cemento a partir de roca de silicato cálcico sin carbono, minerales de silicato cálcico, o la producción de cemento mediante un proceso electroquímico en lugar de calor. La empresa sueca Cemvision, por ejemplo, recicla subproductos de las industrias minera y siderúrgica, lo que requiere menos energía y no produce residuos.
> Cemento reciclado: Un equipo de investigadores de Cambridge ha conseguido reciclar por primera vez clínker de cemento. Se trata de utilizar hornos de arco eléctrico para producir acero que pueda reutilizarse. Para eliminar las sustancias no deseadas, normalmente se añade piedra caliza y se separa en forma de escoria. Si en su lugar se añade pasta de clínker de cemento reciclado, se produce clínker de cemento de alta calidad sin necesidad de energía adicional. A continuación, el cemento reciclado se utiliza como de costumbre para la producción de hormigón nuevo. De este modo, las emisiones pueden reducirse considerablemente. Más información en este vídeo.
> Captura y utilización/almacenamiento de carbono (CAC): La captura y utilización/almacenamiento de carbono es un método de captura, utilización o almacenamiento deCO2 procedente de grandes fuentes, como centrales eléctricas e instalaciones industriales, con el fin de reducir las emisiones. Se prevé un aumento significativo de la demanda deCO2 para la industria química. La captura y utilización de carbono en la producción de cemento resulta especialmente atractiva, ya queel CO2 se produce en concentraciones muy elevadas. La captura, utilización y almacenamiento de carbono podría reducir las emisiones de la industria cementera hasta en un 36%. La ciudad portuaria noruega de Brevik fue la primera del mundo en poner en marcha una planta de CAC en su fábrica de cemento. El carbono se almacena bajo tierra en el Mar del Norte.
Los procesos innovadores y las nuevas tecnologías también desempeñan un papel prometedor cuando se trata de conseguir un cemento más respetuoso con el medio ambiente:
La tecnología de mezcla híbrida deBton permite reducir la necesidad de clínker hasta en un 75% mezclando primero el cemento y el agua antes de añadir la arena y la grava. En comparación con los métodos de producción convencionales, esto reduce las necesidades de agua en un 10% y da como resultado una resistencia a la compresión un 25% mayor y una resistencia temprana un 100% más rápida.
Otra opción es reducir la cantidad de cemento utilizado. La empresa alemana Sonocrete ha conseguido reducir la cantidad de cemento necesaria en un 30% utilizando ultrasonidos. Además, la resistencia temprana del hormigón se multiplica por cuatro.
Conclusión: ya sea menos clínker, menos cemento o menos agua, el uso innovador y sostenible de las materias primas está a la orden del día.
Cuatro formas de ahorrar recursos al planificar con hormigón
Llevemos la idea de "reducir" un paso más allá: el hormigón es especialmente popular y ampliamente utilizado por su durabilidad y versatilidad. Sin embargo, es importante tener en cuenta los aspectos de sostenibilidad ya en la fase de planificación y ahorrar material cuando tenga sentido hacerlo. El Centro de Información del Hormigón enumera las siguientes medidas:
1. Espesores de techo más bajos
Con techos pretensados y hormigones de alta resistencia se pueden conseguir espesores de techo bajos incluso con grandes luces. El pretensado reduce la flexión y el esfuerzo de tracción del hormigón, lo que permite soportar mayores cargas. Los hormigones de alta resistencia también permiten secciones transversales más delgadas, lo que reduce aún más el consumo de material.
2. Reducir la cantidad de hormigón
Los sistemas de techos con cavidades o cuerpos huecos en zonas con poca demanda estructural ayudan a reducir la cantidad de hormigón necesaria. Estos sistemas se basan en el principio de que no todas las partes de la sección transversal contribuyen por igual a la capacidad de carga. Al omitir material de las zonas menos solicitadas, reducen el peso y conservan recursos.
3. Reducir la cantidad de armadura
Los métodos de construcción de esqueletos o los armazones de forjados pueden ayudar a menudo a reducir la cantidad de armadura. Estos métodos de construcción distribuyen eficazmente las cargas entre los elementos portantes, lo que reduce la cantidad de acero necesaria. La distribución optimizada de la carga conduce a menores tensiones y, por tanto, a una menor cantidad de acero de refuerzo.
4. Hormigones de alta resistencia y secciones transversales más pequeñas
Los hormigones de alta resistencia permiten obtener columnas de sección transversal esbelta. Estos tipos de hormigones permiten reducir las secciones transversales de los pilares sin comprometer la capacidad de carga. El resultado es una menor cantidad de material y un ahorro de recursos.
Está claro: incluso en la fase de planificación, se puede ahorrar mucho material con un poco de conocimientos técnicos y el valor de probar un enfoque diferente.
Elementos prefabricados de hormigón más sostenibles
Cuando se trata de reducir el uso de materiales, las piezas prefabricadas de hormigón son una parte esencial de la solución. Las piezas prefabricadas de hormigón se fabrican en una planta de prefabricados en condiciones constantes, independientemente de las condiciones meteorológicas. Esto se traduce en una mayor precisión y calidad, y también ofrece numerosas ventajas de sostenibilidad en términos de :
Menos residuos: La producción en fábricas controladas permite una fabricación precisa y minimiza los residuos de material. Esto conduce a un uso más eficiente de los recursos y reduce la huella ecológica.
Ahorro de material: El recubrimiento de hormigón y, en el caso de los pilares, la sección transversal necesaria también pueden reducirse durante la propia producción si existen suficientes controles de calidad en fábrica. Además, para los elementos prefabricados se suele utilizar hormigón de una clase de resistencia superior. Aunque esto suponga inicialmente másCO2 por m3 de hormigón, lahuella absolutade CO2 del componente puede reducirse a menudo reduciendo la sección transversal del componente y aprovechando mejor la resistencia a la compresión.
Eficiencia energética: Las fábricas modernas utilizan tecnologías avanzadas para optimizar el consumo de energía y reducir las emisiones. El uso de energías renovables y de métodos de ahorro energético puede reducir aún máslas emisiones de CO2 .
Menos refuerzo gracias a los sistemas de soldadura de mallas: Gracias a una producción precisa, la malla de refuerzo puede diseñarse para satisfacer los requisitos exactos del proyecto de construcción. Esto permite optimizar el uso del material, lo que reduce la necesidad de acero de refuerzo.
Reducción de la contaminación acústica y por polvo: Una instalación más rápida reduce el impacto asociado del ruido y el polvo de las obras.
Durabilidad: Los elementos prefabricados de hormigón son duraderos y resistentes, lo que reduce la necesidad de reparaciones o sustituciones frecuentes y, por tanto, ahorra recursos.
Activación del componente térmico: Las tuberías de calefacción o refrigeración se colocan directamente en el elemento de techo o pared en la planta de prefabricados. Una vez terminado el edificio, se introduce agua caliente o fría a través de estas tuberías. Cuando se calienta, la energía del techo se emite a la habitación en forma de radiación térmica. Si la radiación de calor alcanza objetos o cuerpos, éstos se calientan. El mismo principio puede aplicarse también a las salas de refrigeración. En combinación con las energías renovables y los termostatos inteligentes de las habitaciones, la activación de los componentes térmicos reduce considerablemente las necesidades energéticas durante la fase de uso del edificio.
Las nuevas combinaciones híbridas de madera y hormigón, así como la creciente presión sobre el sector de la construcción para que adopte más medidas hacia la sostenibilidad, influirán sin duda en la prefabricación en 2025. Lea más sobre las otras tendencias que darán forma a la industria de los prefabricados este año en este artículo del blog.
Hormigón y reciclado
En línea con la idea de "reducir, reutilizar, reciclar", la reutilización del hormigón es también un pilar importante de la sostenibilidad, según Beton Dialog Austria. Las viejas estructuras de hormigón se desmontan, se transforman en hormigón y granulado mezclado, y se utilizan como hormigón viejo reciclado para nuevos proyectos de construcción. Las aplicaciones típicas son, por ejemplo, la construcción de carreteras o aceras.
Además, ya están en marcha los primeros proyectos piloto para investigar cómo reutilizar los elementos prefabricados de hormigón de forma sensata y segura. El proyecto de la UE ReCreate ha demostrado con éxito que la desinstalación y reutilización de elementos prefabricados de hormigón intactos es técnicamente posible. En cuatro proyectos piloto realizados en Europa, se recuperaron componentes portantes como vigas, pilares y losas alveolares de edificios existentes y se reutilizaron para nuevos proyectos de construcción. Los resultados muestran que la reutilización de elementos prefabricados de hormigón puede reducirlas emisiones de CO2 y el consumo de energía hasta en un 93-98% en comparación con la producción de nuevos elementos prefabricados de hormigón o el reciclado de hormigón.
Conclusión
El futuro de la construcción sostenible con hormigón reside claramente en la combinación de tecnologías innovadoras, una planificación bien pensada y el uso responsable de los recursos. El sector de la construcción debe contribuir a un futuro más ecológico, y puede lograrlo si adopta un enfoque sostenible de forma coherente.
