Efecto de agentes espumantes biológicos y agrícolas sobre residuos de hormigón para la preparación de materiales cerámicos porosos

Convertir hormigón viejo en materiales nuevos y útiles

En todo el mundo las ciudades crecen rápidamente y ese crecimiento trae consigo una creciente marea de hormigón fragmentado procedente de edificios demolidos. Gran parte de esos escombros acaba en vertederos, malgastando espacio y recursos naturales. Este estudio explora una forma creativa de convertir ese hormigón no deseado en bloques cerámicos porosos y ligeros que pueden ayudar a mantener edificios cálidos o frescos, utilizando materiales cotidianos como harina, levadura, aserrín y paja de trigo como parte del proceso.

Por qué los poros y huecos pueden ser beneficiosos

Los investigadores se centran en un tipo especial de cerámica llena de poros diminutos. Estos poros pueden ser abiertos y conectados, permitiendo el paso de gases y líquidos, o más cerrados, atrapando aire en su interior. Tales materiales son atractivos para usos como filtros, quemadores de gas y paneles aislantes porque el aire atrapado o guiado ralentiza el flujo de calor y puede filtrar partículas. Partiendo de hormigón residual triturado y añadiendo ingredientes orgánicos simples, el equipo pretende construir una estructura porosa sin depender de costosas sustancias químicas sintéticas.

Cocinar con hormigón residual y básicos de cocina

Para fabricar estos materiales, el equipo secó y trituró hormigón viejo, lo mezcló con arena, agua y maicena, y luego añadió uno de varios auxiliares espumantes: harina de trigo, levadura, polvo de hornear, aserrín o paja de trigo. El almidón actúa tanto como adhesivo como fuente de gas; al calentarse se hincha, se consume y deja espacios vacíos detrás. Los auxiliares espumantes añadidos generan gas adicional o se queman durante el sinterizado, esculpiendo poros adicionales. La mezcla se agita hasta obtener una suspensión, se calienta suavemente para dejar crecer y fijar las burbujas, y luego se cuece primero a 900 °C y finalmente a temperaturas más altas de 1200 °C, 1250 °C o 1300 °C para endurecer y reforzar los bloques.

Cómo la elección del auxiliar espumante moldea el material

Las pruebas mostraron que la temperatura y el auxiliar espumante controlan conjuntamente cuán densas, resistentes y aislantes resultan las cerámicas. A medida que aumentaba la temperatura de sinterizado, los poros tendían a encogerse o a cerrarse parcialmente, por lo que la mayoría de las muestras se volvieron menos porosas pero más densas y resistentes. La harina y la levadura generaron materiales altamente porosos, con muestras a base de harina alcanzando porosidad superior a la mitad de su volumen mientras mantenían una red sólida de poros conectados. El aserrín y la paja, que contienen partículas más grandes, dieron lugar a poros más grandes y desiguales pero mantuvieron una alta porosidad global. En contraste, el polvo de hornear creó poros relativamente pequeños y, a la temperatura más alta, favoreció fases vítreas que redujeron la porosidad más que en otras muestras.

Equilibrar resistencia, ligereza y flujo de calor

Las pruebas mecánicas y térmicas ponen de manifiesto importantes compensaciones. Las muestras con más poros generalmente presentaron menor resistencia a la compresión, pero el tamaño y la forma exacta de los poros también importaron. Las cerámicas a base de aserrín destacaron por su resistencia, superando los 5 megapascales a 1300 °C mientras mantenían aproximadamente el 38 por ciento de su volumen en poros. Las cerámicas a base de harina ofrecieron una resistencia algo menor pero muy buena porosidad y la transferencia de calor más baja medida, lo que las hace prometedoras para aislamiento. Las mediciones de transmitancia y conductividad térmica mostraron que todos los aditivos orgánicos redujeron el flujo de calor en comparación con una muestra simple a base de hormigón, con harina, levadura y aserrín rindiendo mejor como potenciadores naturales del aislamiento.

De los escombros de la construcción a futuros aislamientos y filtros

En conjunto, el estudio demuestra que el hormigón rotо puede convertirse en cerámicas porosas útiles empleando subproductos biológicos y agrícolas comunes en lugar de costosas sustancias industriales. Ajustando la temperatura de sinterizado y el tipo de auxiliar espumante, es posible afinar el equilibrio entre resistencia, peso y aislamiento. Los materiales resultantes tienen el potencial de usarse en quemadores de gas, unidades de filtración y revestimientos resistentes al calor, a la vez que reducen los residuos en vertederos y la demanda de minerales vírgenes. Para el público general, el mensaje clave es que ingredientes cotidianos como harina, levadura y aserrín pueden ayudar a transformar los escombros de edificios en materiales de construcción más inteligentes y sostenibles.

Cita: Khattab, R.M., Abo-Almaged, H.H., Ali, .M. et al. Effect of biological and agricultural foaming agents on concrete waste for the preparation of porous ceramic materials. Sci Rep 16, 15463 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52176-5

Palabras clave: cerámicas porosas, reciclaje de hormigón, aislamiento térmico, aserrín y paja, agentes espumantes