Hacia el futuro sin cemento

Nada funciona en la construcción sin hormigón: Alrededor de 14 mil millones de m³ de hormigón se utilizan en todo el mundo cada año. Esto requiere cemento. Durante su producción, se libera CO₂ como resultado de la conversión de carbonato natural en clínker, con la necesidad adicional de energía para calcinar (quemar) y moler el clínker para formar cemento. En 2023, se estimó que se produjeron 4.1 mil millones de toneladas métricas de cemento en todo el mundo. La producción de cemento liberó casi tres mil millones de toneladas métricas de CO₂, lo que actualmente representa alrededor del ocho por ciento del total de las emisiones de dióxido de carbono generadas por el hombre. De manera significativa, hasta el 95 por ciento del potencial de calentamiento global del hormigón está dominado por las emisiones de CO₂ asociadas con la producción de cemento. Para lograr los objetivos climáticos del Acuerdo de París de la Unión Europea y, por lo tanto, la neutralidad climática para 2050, el sector de la construcción debe reducir drásticamente sus emisiones en las próximas dos décadas. En este contexto, los propietarios de edificios también se están enfocando cada vez más en la construcción sostenible y luchando por la mejor certificación de sostenibilidad posible, como el DGNB o similar, para sus edificios. Las grandes empresas y las autoridades locales, en particular, están intensificando sus esfuerzos para ahorrar CO₂. Como resultado, el interés en los hormigones sin cemento está creciendo continuamente en toda Europa.

El camino hacia el cero neto: Hormigón sin cemento

La investigación sobre sistemas de aglutinantes activados alcalinamente como sustitutos del cemento ha estado en marcha durante más de 100 años. Desde la década de 1970, la investigación sobre geopolímeros como agentes aglutinantes se ha intensificado. Sin embargo, un verdadero avance solo se ha logrado recientemente por parte de la empresa australiana Wagners con EFC® (Earth Friendly Concrete®), un aglutinante geopolimérico basado en materias primas secundarias como la escoria de alto horno y las cenizas volantes. EFC® no contiene cemento y, por lo tanto, genera emisiones de CO₂ significativamente más bajas. En su lugar, se utiliza escoria de alto horno de la producción de arrabio u otros sustitutos del clínker. Se añaden activadores especiales y aditivos para hormigón, que provienen de MC y están personalizados para cada aplicación específica. Sin embargo, Earth Friendly Concrete® no es solo un "sustituto del hormigón", sino más bien un nuevo material de construcción con una serie de ventajas específicas. La ausencia de cemento en la mezcla de hormigón significa una menor cantidad de hidróxido de calcio y, por lo tanto, menos reactividad con otros materiales. Esto da como resultado un hormigón más resistente, especialmente a los ataques químicos (clase de exposición XA3). Como resultado, generalmente no se necesita un recubrimiento o revestimiento adicional de los componentes. Además, el hormigón sin cemento tiene una huella de CO₂ hasta un 75 % más baja que el hormigón convencional.

MC-Bauchemie desempeñando un trabajo pionero

MC ya ha estado muy involucrada en el desarrollo del producto EFC® de Wagners, con su departamento de Investigación y Desarrollo trabajando en la formulación del hormigón y desarrollando activadores especiales y superplastificantes para lograr las propiedades de aplicación necesarias para la instalación eficiente del EFC®. La mezcla resultante de hormigón geopolimérico es también, en última instancia, el resultado de diez años de trabajo de desarrollo en MC. En un primer gran proyecto en 2014, el hormigón EFC® se utilizó en la expansión del aeropuerto Brisbane Westwellcamp, para 51,000 m² de pavimentos de alta resistencia en la provisión de áreas de giro y calles de rodaje, así como para los cimientos y losas de las paredes del edificio de la terminal. Y en este proyecto en solitario, se ahorraron unas 8,800 toneladas métricas de emisiones de CO₂ mediante el uso de EFC®.

EFC® con la aprobación del Instituto Alemán de Tecnología de la Construcción (DIBt)

Bajo la referencia Z-3.15.2157, el Instituto Alemán de Tecnología de la Construcción (DIBt) emitió por primera vez una aprobación general para la construcción (AbZ) para EFC® como alternativa para elementos prefabricados de hormigón. Esto sentó las bases para la primera producción alemana de un compuesto aglutinante sin cemento por parte de Holcim Deutschland GmbH. MC también desempeñó un papel importante aquí, ya que el compuesto hecho de materias primas secundarias como la escoria o las cenizas producidas como subproductos minerales en otras ramas de la industria, solo puede reemplazar completamente al cemento gracias al activador desarrollado por Wagners y MC. Además, se desarrolló en los laboratorios de MC en Bottrop una serie de superplastificantes de alto rendimiento ideales para su uso en hormigón geopolimérico, a saber, MC-PowerFlow 4100. Este producto fluidificante ha sido aprobado especialmente para combinaciones de aglutinantes de escoria de alto horno granulada y cenizas volantes y asegura una fuerte licuefacción con una dosificación económica. El mecanismo funcional específico permite la producción de hormigones sin cemento de alto rendimiento con excelentes propiedades de aplicación y sin segregación ni exudación.

Proyecto importante con MC-PowerFlow 4100

Earth Friendly Concrete® se utilizó a gran escala entre 2023 y 2024 en Norderstedt para el proyecto de construcción 4HÖFE. Esto implicó la construcción de alrededor de 300 apartamentos en cuatro sitios de construcción en el centro de la ciudad. Para examinar más en detalle el potencial de reducción de emisiones de CO₂ en la vivienda social, blu – Gesellschaft für nachhaltige Immobilienprojekte mbH, una subsidiaria de AUG. PRIEN Bauunternehmung (GmbH & Co. KG) con sede en Hamburgo, construyó 71 unidades de vivienda social climáticamente amigables en uno de los cuatro sitios de construcción utilizando un método de construcción con estructura de madera combinado con hormigón geopolimérico. Este método de construcción le dio al proyecto el estatus de escaparate en toda Alemania (como se informó en MC aktiv 3/23). Aquí también, el superplastificante de alto rendimiento MC-PowerFlow 4100 fue la primera opción para el hormigón sin cemento para optimizar las propiedades de aplicación tanto para los elementos prefabricados del fabricante fdu GmbH & Co. KG como para el hormigón preparado, que se produjo en cooperación con Betonlift GmbH & Co. KG y Betonlabor Süderelbe GmbH & Co. KG, con el objetivo de asegurar una formulación precisa del hormigón. El resultado no solo impresionó al cliente: En comparación con los hormigones de referencia basados en cemento como aglutinante, el EFC® resultó en ahorros de CO₂ de hasta un 75 %. Esto también se confirmó en términos del potencial de calentamiento global (GWP), como se determinó mediante una evaluación del ciclo de vida (LCA) realizada por la agencia de certificación KIWA.

Sistema de alcantarillado construido con next.beton

Zementrohr- u. Betonwerke Karl Röser & Sohn GmbH también está aprovechando el desarrollo de hormigones sin cemento. Junto con Berding Beton GmbH y Finger Baustoffe GmbH, esta empresa con sede en Mundelsheim está lanzando al mercado su sistema de tuberías next.beton como "el sistema de alcantarillado más ecológico de Alemania". Los productos next.beton están hechos de un hormigón geopolimérico sin cemento en lugar de hormigón convencional. Aquí también, MC-Bauchemie ha podido influir de manera exitosa en el desarrollo y optimización del producto asociado. La tecnología de hormigón sin cemento no solo ofrece un potencial considerable de ahorro de CO₂ de hasta un 75 %, sino que también conserva materias primas primarias, sin afectar las cualidades técnicas y estructurales del producto. De hecho, las tuberías hechas de next.beton se caracterizan por su alta resistencia conforme a la clase de exposición XA3, y por lo tanto pueden usarse sin las medidas de protección adicionales que normalmente serían necesarias.

Impresión 3D: Casas impresas con la tecnología EFC®

Actualmente estamos experimentando un paso hacia el futuro de la construcción con la impresión 3D, que utiliza hormigón como material central. En lugar de construirse ladrillo por ladrillo, las casas se crean con una impresora 3D. No solo tienen una apariencia futurista, sino que también son extremadamente económicas y rápidas de construir. El potencial de esta tecnología de construcción se considera actualmente muy superior a cualquier otro proceso. Los avances en Alemania están ocurriendo a gran velocidad: En Beckum, Westfalia, se ha creado la primera casa diminuta impresa con hormigón sin cemento, utilizando MC-PowerPrint GeCO₂, un mortero a base de aglutinante sin cemento para la impresión 3D de hormigón. Los ingenieros de planificación MENSE-KORTE de Münsterland y Röser GmbH de Laupheim, especializada en piezas prefabricadas impresas en 3D, impulsaron este proyecto pionero de construcción junto con MC. La tarea asignada a los expertos de MC fue desarrollar un producto en el menor tiempo posible que ofreciera las propiedades requeridas, como la resistencia, y el comportamiento de procesamiento necesario para la impresión 3D de hormigón, al mismo tiempo que redujera significativamente la huella de carbono del proceso general. El resultado después de solo un año: MC-PowerPrint GeCO₂, un mortero para impresión 3D. Como MC-PowerPrint GeCO₂ también se puede utilizar con un sistema aditivo de escoria granulada de alto horno y cenizas volantes como alternativa al cemento, se pueden ahorrar hasta un 70 % de emisiones de CO₂ en comparación con los productos de mortero cementoso. MC-PowerPrint GeCO₂ ofrece una tixotropía ideal para esta tecnología, es decir, el mortero se licua bajo la influencia de energía, por ejemplo, cuando es bombeado por la impresora, y por lo tanto es fácil de bombear y moldear, pero se vuelve estable una vez que cesa la influencia mecánica. Esto da como resultado una forma impresa fina y uniforme que no se deforma por los efectos de su propio peso, incluso después de varias capas de impresión.

Reducción de CO₂ no solo en el hormigón

Los expertos de MC están trabajando en la combinación de nuevas tecnologías y soluciones sostenibles para reducir o incluso eliminar el consumo de cemento en tantas áreas como sea posible. El portafolio de MC abarca desde aplicaciones especiales sin cemento, como morteros de relleno de espacio anular en túneles, sistemas de protección superficial, soluciones para la impermeabilización de edificios y el primer revestimiento de control de humedad sin cemento del mundo, hasta productos de construcción "cotidianos" como morteros sin cemento o sistemas con reducción de clínker para la construcción de suelos. Estos últimos ya se comercializan con éxito bajo la marca BotaGreen de Botament, una empresa hermana de MC. Además, todos los productos BotaGreen llevan el sello EC1PLUS, la marca de aprobación EMICODE® más alta posible dentro de la clasificación de productos para materiales de instalación y productos de construcción de bajas emisiones.

Mirada hacia el futuro 

Ya en el horizonte están otros proyectos que probablemente formarán parte integral de la vida cotidiana en los sitios de construcción en un futuro cercano. Estos incluyen innovadores adoquines y tejas, para los cuales MC ha desarrollado una fórmula funcional semiseca sin cemento para la producción del núcleo de hormigón. Estos materiales de construcción activados alcalinamente también ofrecen un valor añadido real para estos productos de gres: alcanzan valores de resistencia más altos que el hormigón, son más resistentes y, a diferencia de los productos de adoquines y tejas convencionales, no son propensos a la eflorescencia calcárea (conocida como encalado).

Las innovaciones y soluciones presentadas aquí muestran que la gama de alternativas sin cemento para materiales de construcción es cada vez más diversa. También queda cada vez más claro que se pueden hacer contribuciones importantes en el sector de la construcción para mejorar significativamente la huella de carbono de toda la industria y, por lo tanto, ayudar a asegurar el futuro de la humanidad. Ya sea Earth Friendly Concrete®, geopolímeros, impresión 3D o la sustitución del cemento en otros materiales de construcción, el esfuerzo continuo de investigación y desarrollo de MC está ayudando a satisfacer las crecientes demandas de la industria de la construcción con soluciones innovadoras y sostenibles. Con productos sin cemento y soporte técnico de expertos y consultores experimentados, MC desempeña un papel de liderazgo en el campo de los materiales de construcción sostenibles y ya está desarrollando los estándares del mañana hoy.