Inmobiliaria: Investigadores indios inventan el "poopcrete": hormigón reforzado con caca

Un equipo de científicos en India ha desarrollado un hormigón que incorpora biocarbón procedente de excrementos humanos, logrando mejoras significativas en su resistencia, especialmente a la flexión.

El cimiento del futuro podría tener un origen inesperado

El hormigón es, sin duda, el material que sustenta gran parte de nuestro mundo construido. Desde los imponentes rascacielos hasta las humildes aceras, su presencia es casi ubicua. Sin embargo, la producción de cemento, un componente esencial del hormigón, tiene un lado oscuro: es una de las principales fuentes de emisiones de dióxido de carbono a nivel global. El proceso de calentar y procesar la piedra caliza libera enormes cantidades de este gas de efecto invernadero, lo que impulsa a la comunidad científica a buscar alternativas más sostenibles.

En este contexto, un equipo de ingenieros civiles de la Universidad Manipal de Jaipur, en India, liderado por Raghuvesh Tiwari, ha presentado una propuesta que podría cambiar las reglas del juego. Han logrado crear un tipo de hormigón que incorpora biocarbón derivado de lodo de heces humanas tratadas. El resultado, según sus investigaciones, es un material con propiedades mejoradas, abriendo la puerta a una doble solución ambiental: reducir la dependencia del cemento tradicional y dar un uso innovador a un residuo humano masivo.

De residuo a recurso: la transformación del biocarbón fecal

El hormigón debe su versatilidad a una combinación de factores: es maleable en estado fresco, permitiendo moldearlo en casi cualquier forma, y al endurecerse se convierte en un material capaz de soportar cargas considerables y resistir el paso del tiempo. Su composición habitual incluye arena, grava, agua y cemento. La clave de su robustez reside en el equilibrio de estos componentes, y cualquier intento de sustituir parte del cemento por otros materiales debe garantizar que no se comprometan sus cualidades estructurales.

El biocarbón, un material rico en carbono obtenido al calentar materia orgánica en ausencia de oxígeno, se perfila como un sustituto prometedor del cemento. Su gran ventaja es la capacidad de ser producido a partir de una amplia gama de materiales orgánicos. Y aquí es donde entran en juego los excrementos humanos. Cada persona genera, en promedio, unos 400 gramos de heces al día. Multiplicado por miles de millones de personas, la cantidad total de residuos fecales es asombrosa.

En India, las plantas de tratamiento de lodos fecales ya gestionan estos residuos de forma segura. Los investigadores se preguntaron si el biocarbón obtenido de estos lodos, tras ser sometido a un proceso de pirólisis (calentamiento a temperaturas entre 350 y 450 °C en un ambiente con poco oxígeno), podría ser un aditivo viable para el hormigón. Tras secar, triturar y tamizar el lodo fecal hasta obtener un polvo fino, lo incorporaron en distintas proporciones —5%, 10% y 15%— en mezclas de hormigón convencional.

Mejoras inesperadas: el "caca-creto" a prueba

Los resultados de las pruebas realizadas a este nuevo material, apodado informalmente "caca-creto", fueron sorprendentes. En lugar de disminuir sus propiedades, la adición de biocarbón fecal pareció mejorar el hormigón. Se evaluaron aspectos como la retracción, la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión, la absorción de agua y la porosidad.

La mezcla que sustituía el 5% del cemento por biocarbón fecal mostró las mejores propiedades generales. Pero lo más interesante fue la evolución del material con el tiempo. A los 91 días de curado, la versión con un 5% de biocarbón experimentó aumentos medios del 20% en resistencia a la compresión y del 36% en resistencia a la flexión.

La sustitución del 10% de cemento por biocarbón fecal arrojó cifras aún más impresionantes: un 21% de aumento en compresión y un notable 42% en resistencia a la flexión. Estas mejoras no se produjeron a costa de otras propiedades. En general, el "caca-creto" al 5% absorbió menos agua y presentó menor porosidad que el hormigón tradicional, además de una menor retracción por secado. La versión al 10% se mantuvo comparable al hormigón ordinario en estos aspectos.

Sin embargo, como suele ocurrir, el exceso puede ser contraproducente. Con una sustitución del 15% de cemento, aunque el hormigón seguía ganando resistencia con el tiempo, su rendimiento global fue inferior a las versiones con un 5% y un 10%.

La ciencia detrás de la resistencia: ¿por qué funciona?

Los investigadores postulan varias razones para explicar estas mejoras. En primer lugar, el biocarbón de heces es altamente poroso. Estas pequeñas cavidades actúan como reservorios de agua, liberándola gradualmente durante el proceso de curado del hormigón. Esto asegura que haya suficiente humedad disponible para las reacciones químicas que endurecen y fortalecen el cemento.

Pero la contribución de la caca no se limita a la retención de agua. El biocarbón es rico en sílice, un componente que puede reaccionar con los compuestos liberados durante el curado del cemento. Esta reacción genera silicatos de calcio adicionales, que son cruciales para la resistencia del hormigón. En esencia, el biocarbón fecal actúa como un material puzolánico, similar a los materiales volcánicos que los antiguos romanos usaron para crear su duradero hormigón.

Además, las finas partículas de biocarbón pueden actuar como un relleno, ocupando los espacios vacíos entre los otros componentes del hormigón. Esto mejora el empaquetamiento y la cohesión general de la mezcla. Las observaciones microscópicas confirmaron esta hipótesis: el hormigón con un 5% de biocarbón presentaba una estructura más densa y mejor cohesionada que el hormigón convencional. Por el contrario, la mezcla al 15% mostraba un deterioro estructural, con mayor porosidad y zonas de unión débiles.

A pesar de estos prometedores resultados, los investigadores advierten que aún queda camino por recorrer. Es necesario evaluar el comportamiento del "caca-creto" en condiciones reales, como ciclos de congelación-descongelación, exposición a la salinidad y temperaturas extremas. También queda por analizar la posible acumulación y lixiviación de metales pesados, un problema asociado a los lodos de depuradora. El estudio tampoco ha cuantificado aún el impacto en las emisiones de carbono de este método. No obstante, la posibilidad de sustituir una parte del cemento por un material derivado de un residuo humano constante y abundante ofrece una vía intrigante para abordar dos desafíos ambientales simultáneamente.