El secreto de la longevidad del hormigón romano

BarcelonaEl hormigón que usaron los romanos hace dos mil años siempre ha fascinado a la ciencia, porque permitió una revolución arquitectónica con la que se levantaron edificios, puentes y acueductos, que aún sobreviven. La revista científica Science Advances de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS) ha elaborado un informe que destaca el papel de la larga y progresiva carbonatación de los minerales. El estudio sugiere que durante años se ha creído que la resistencia del material romano era causada por la mezcla de ceniza volcánica y cal que usaban. El opus caementicium sí que contenía esta mezcla. Sin embargo, la investigación publicada en la revista norteamericana concluye que el factor diferencial es el carbonato de calcio. Este compuesto químico, de otro modo llamado calcita, es el componente de unión predominante en los restos analizados en el informe.

Tal como remarca la investigación, la calcita tiene una capacidad regeneradora que sella grietas que pueden aparecer en el hormigón. Para demostrar la presencia del compuesto, el equipo ha analizado restos de edificios como la Villa Adriana (Tívoli), del siglo II d.C., mediante técnicas avanzadas de microtomografía, rayos X en 3D y microscopía electrónica.

Un método con más de dos mil años de aval

“Uno de los retos que afronta la industria del hormigón es reducir su huella de carbono”, explica Paulo Monteiro, profesor de Ingeniería Civil y Ambiental en la Universidad de California y uno de los autores del artículo. Según Monteiro, una de las posibles estrategias puede ser sustituir una parte de clínker, uno de los componentes principales del cemento Portland (el conglomerado hidráulico más empleado en la construcción moderna), por pequeñas partes de carbonato de calcio y otros materiales. El profesor explica que esta inclusión es efectiva con el paso del tiempo. “El hormigón romano ofrece algo que ningún laboratorio puede dar y es un experimento funcional de carbonatación con más de dos mil años de aval”, dice.

Como indica Monteiro, la singularidad del hallazgo lleva a replantear la visión que se tiene de los restos romanos: “Nuestro trabajo invita a repensar estos edificios como materiales que todavía están químicamente vivos”, reivindica el profesor de la Universidad de California. El científico explora la importancia del proceso que convierte los componentes derivados de la cal en una red interconectada de calcita que sella las pequeñas grietas. Lo denomina un “proceso silencioso”. Monteiro también afirma que el procedimiento permite entender los restos de un edificio romano “como una estructura modelada por la misma atmósfera”.

Adaptación al medio

El proceso de carbonatación en el hormigón se produce cuando hay una hidratación de las partículas de óxido de calcio. La reacción se debe al contacto del dióxido de carbono exterior, es decir, el aire y la humedad, con los iones de la cal viva. Este procedimiento químico que puede parecer instantáneo es el resultado de una evolución milenaria muy gradual que forma cimientos de calcita que refuerzan la base ya existente. Así pues, el carbonato de calcio llena los huecos que se generan limitando la entrada de fluidos o químicos.

El artículo también remarca la capacidad de los romanos de adaptación al medio. Los constructores hacían un uso estratégico diferente para zonas más cercanas al mar y para zonas más alejadas, con materiales específicos en el opus caementicium. El análisis ha permitido ilustrar que utilizaban técnicas como la “mezcla en caliente”, que generaba altas temperaturas durante la hidratación de la cal en según qué zonas, y cómo empleaban agua de mar con ceniza volcánica para la mezcla de un hormigón marino con propiedades diferentes de las del material terrestre.

El nuevo-viejo modelo

La producción de hormigón en el mundo se estima que está alrededor de unas 33.000 millones de toneladas cada año, según la Global Cement and Concrete Association. La huella de carbono de esta elaboración supone un problema real dentro del sector. A pesar de la contaminación que produce, Paulo Monteiro expone que el hormigón también realiza una tarea de absorción del CO₂ del aire: “Antes todo el mundo hacía de todo para evitar la carbonatación del hormigón. Ahora, con el control ambiental tenemos presente que también elimina parte del CO₂ de la atmósfera”, advierte el investigador.

El ensayo permite plantear una nueva manera de diseñar el hormigón hoy en día. "El objetivo del artículo científico no es acelerar el proceso de carbonatación que ha tardado siglos y siglos, sino valorar el potencial de la calcita en la creación de nuevos cimientos más duraderos", concluye el científico.