Innovación en Hormigón: Caminando hacia la Descarbonización

¿Qué avances recientes en tecnología de hormigón (concreto) están promoviendo como entidad y observando en el Mercado?

Desde el Instituto estamos trabajando para diseñar mezclas de hormigón con cementos más adicionados (y en consecuencia con una menor huella de carbono) sin perder prestaciones mecánicas y de durabilidad.

Tenemos un reto en lo que se refiere a edades tempranas, ya que estos nuevos cementos añadidos son más lentos en lo que se refiere a la evolución de las resistencias. Sin embargo, desde el sector no podemos pedirles a nuestros usuarios que cambien sus diseños estructurales o su forma tradicional de construir porque tenemos necesidades de descarbonización. Creo que sería un error. Por ejemplo, si les decimos a los constructores que tienen que incrementar sus plazos de construcción porque debemos aumentar los plazos de desencofrado o descimbrado, corremos un riesgo cierto de que los constructores opten por soluciones alternativas con otros materiales. Probablemente no en el corto plazo, porque las inercias son fuertes, pero sí en el medio y largo plazo.

Desde el sector debemos dar respuestas a las nuevas necesidades a la vez que reducimos nuestra huella de carbono embebida. En caso contrario, nos estaríamos equivocando.

Para ello, estamos trabajando con toda la cadena de valor del hormigón, especialmente con el sector de los aditivos, realizando ensayos que nos permitan conocer el comportamiento reológico y mecánico de los cementos más adicionados con los aditivos tradicionales y con los nuevos aditivos que se están desarrollando, siempre con el objetivo último de que ni los fabricantes de hormigón ni los usuarios finales perciban diferencias por la utilización de cementos más adicionados.

En esta misma línea, también estamos trabajando en el ámbito de las soluciones constructivas para hacerlas más eficientes. Así pues, en el campo de la edificación, estamos trabajando con empresas especialistas para el desarrollo de forjados innovadores neutros en carbono, mediante sistemas estructurales que hagan un uso optimizado del material, reduciendo así todo aquello que es innecesario desde un punto de vista funcional, a la vez que utilizamos dosificaciones de hormigón igualmente optimizadas que utilizan cementos más adicionados y satisfacen los requisitos mecánicos y de durabilidad.

Y toda esta optimización y eficiencia sin perder de vista que es necesario cumplir con los requisitos de seguridad estructural y frente al fuego, a la vez que garantizamos una durabilidad por encima de los 100 años. Además, este tipo de soluciones permiten a los usuarios ser económicamente competitivos, ya que la reducción de la cantidad de materiales utilizados compensa los posibles extra costes derivados de la utilización de nuevos materiales bajos en carbono.

Por otro lado, desde el Instituto también estamos trabajando para que las metodologías de evaluación sean las correctas y tengan en cuenta el ciclo de vida completo de la estructura y no solo la parte inicial. Y este enfoque debe hacerse al mismo tiempo desde un punto de vista ambiental, pero también económico. Deben ir de la mano.

En IECA estamos trabajando con algunas administraciones públicas que nos lo han pedido para que les asesoramos en el desarrollo de procesos de compra pública que tengan en cuenta criterios ambientales, principalmente de huella de carbono, más allá de los económicos cortoplacistas, de manera que las empresas licitantes que tengan un mayor compromiso por reducir la huella de carbono de las infraestructuras y edificios no se vean perjudicadas en la oferta económica por los extra costes que pueden suponer esta sensibilidad ambiental. 

¿Cómo se puede hacer más sostenible la construcción con hormigón?

Lo primero que es importante destacar es que la construcción en hormigón es ya muy sostenible. De hecho, este aspecto es el que ha convertido al hormigón en el material de construcción más utilizado en el mundo, ya que se trata de un material muy económico, con una elevada fiabilidad estructural y de resistencia al fuego, tremendamente versátil gracias a que se coloca en obra en estado líquido, con muchísimas posibilidades expresivas y con una alta fiabilidad estructural. 

Todas ellas son características que le convierten en el material de construcción más sostenible desde un punto de vista económico y social.

Desde una perspectiva ambiental, se culpa al hormigón de tener una elevada huella de carbono, lo cual tampoco es cierto. Su huella de carbono es relativamente baja en comparación con otros materiales de construcción incluso teniendo en cuenta únicamente la producción y no su vida útil.

Además, si hacemos bien las cuentas y tenemos en cuenta la durabilidad del hormigón, los resultados son muy favorables hacia este material en comparación con otros materiales estructurales.

El hecho de que el hormigón sea un material que se mantiene en ciclo económico durante más de 100 años y que además es 100% reciclable al final de su vida útil permite que las estructuras de hormigón cumplan con los criterios de circularidad y que, además, su huella de carbono a lo largo del ciclo de vida completo sea baja en comparación con otras soluciones.

El problema del hormigón es que se trata de un material tan bueno y barato que su uso se ha convertido en masivo. Así pues, aunque sea un material con bajos impactos ambientales, el hecho de que a nivel mundial se consumen 15.000 millones de metros cúbicos anuales hace que sus impactos globales sean muy elevados.

En consecuencia, aunque los impactos unitarios del hormigón sean bajos, debemos trabajar por reducirlos aún más para contribuir a los objetivos de neutralidad carbónica y circularidad de 2050.

El sector del cemento y del hormigón han desarrollado hojas de ruta de descarbonización que son públicas y que nos dan pautas suficientemente precisas para saber qué tenemos que hacer hasta el año 2050 para alcanzar la neutralidad climática.

El sector del cemento está trabajando de forma intensa e invirtiendo cantidades ingentes de recursos para hacer más eficiente el proceso productivo, para incrementar la valorización material y energética y para implementar tecnologías de captura de CO2 en sus plantas. 

Pero no solo en la producción de clinker, también se están investigando nuevas adiciones al cemento como alternativa a las tradicionales escorias de horno alto o cenizas volantes. Las arcillas calcinadas parece que se han convertido en una solución potencial por su disponibilidad a nivel mundial y porque el conocimiento de los cementos LC3 se ha desarrollado enormemente en los últimos años. Reducir el factor clinker de los cementos es una prioridad para la industria y está trabajando en esta dirección.

Pero cometeremos un gran error si pensáramos que la producción de nuevos cementos más adicionados y con nuevas adiciones va a permitir alcanzar los objetivos de sostenibilidad que se han marcado. Se debe trabajar en el desarrollo de hormigones de ultra altas prestaciones, que permitan dar respuesta a las necesidades funcionales de los usuarios a la vez que su uso más eficiente permite reducir el consumo de recursos.

Por ejemplo, en el caso de rascacielos o en las pilas de los puentes debemos trabajar en el desarrollo de nuevos hormigones de ultra alta resistencia, que han demostrado ser más eficientes en estos usos y, por lo tanto, más sostenibles con un menor consumo de recursos y menor huella de carbono embebida. 

Por otro lado, debemos desarrollar hormigones que sean capaces de garantizar vidas útiles de diseño por encima de los 100 años incluso en ambientes altamente agresivos: ataques químicos severos o carreras de marea en entornos marítimos.

Y estos desarrollos deben ser compatibles con los nuevos cementos que se están desarrollando actualmente con un menor factor clinker, lo que supone un reto adicional a los ya expuestos.

Por último, tenemos un largo camino que recorrer todavía a nivel de diseño, donde debemos ser capaces de proyectar estructuras de hormigón flexibles en dos sentidos:

• Primero, deben ser aptas para diferentes usos. Por ejemplo, si nos centramos en un edificio, puede que el uso original de ese edificio sea residencial, pero su diseño debe ser lo suficientemente flexible como para poder convertirse en un edificio de oficinas o comercial sin necesidad de modificar la estructura. Para ello, la estructura debe tener unas luces entre pilares adecuadas y deben preverse las futuras cargas a las que puede estar sometida la estructura si se produce un cambio de uso.
• Segundo, el diseño de la estructura debe permitir su ampliación en el futuro en el caso de que sea necesario o su desmontaje para su reutilización. Así pues, si hablamos, por ejemplo, de un tablero de un puente que actualmente tiene dos carriles, su ampliación a cuatro carriles debería estar prevista en diseño. O, por ejemplo, las vigas que sustentan ese tablero deberían poder desmontarse y reutilizarse en otros usos en el futuro tras un reacondicionamiento previo.

En este ámbito, los prefabricados de hormigón deben jugar un papel crucial y deben trabajar en el desarrollo de soluciones constructivas con uniones que permitan el desmontaje de las piezas en base a uniones atornilladas no soldadas y a huir de las uniones húmedas. 

Carece de sentido contar con un material que garantiza una vid útil de diseño superior a los 100 años, y que incluso en algunos casos puede llegar a los 200, y no tener en cuenta esta ventaja en el diseño de las estructuras. Es muy ingenuo por nuestra parte pensar que las necesidades funcionales de las estructuras dentro de 60, 70 o 100 años serán las mismas que ahora. Si no diseñamos estructuras flexibles, ampliables o fácilmente desmontables, estaríamos desaprovechando la principal ventaja que nos otorga el material.

Este es, en mi opinión, el principal camino para aumentar la sostenibilidad de las estructuras de hormigón e IECA está trabajando en este campo dentro del proyecto europeo de investigación CIRCUIT (https://www.circuitproject.eu/).