El cemento es uno de esos materiales que casi nadie mira, pero que está en todas partes. En los edificios, en los puentes, en las aceras, en los túneles y hasta en esa obra de la calle que nos corta el paso una mañana cualquiera. Ahora, un equipo del MIT ha conseguido ver algo que hasta hace poco era casi invisible, qué ocurre dentro del cemento cuando se le inyecta CO₂ durante las primeras horas de fraguado.
La conclusión es llamativa, pero conviene leerla bien. En sus pruebas de laboratorio, una pasta de cemento con CO₂ equivalente al 1% del peso del cemento alcanzó una resistencia a la compresión un 13% superior tras 24 horas frente a las mezclas de referencia. No significa que todo hormigón del mundo vaya a mejorar de golpe, pero sí abre una vía interesante para fabricar materiales de construcción más resistentes y con menos carbono asociado.
Un cemento observado con láser
El trabajo ha sido liderado por el profesor asociado Admir Masic y tiene como primer autor a Marcin Hajduczek, ambos vinculados al MIT Concrete Sustainability Hub y al Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT. También participaron investigadores de IIT Jodhpur y CarbonCure Technologies.
Lo importante no es solo que el material ganara resistencia temprana. La novedad está en que el equipo logró ver la secuencia química en tiempo real usando microscopía Raman, una técnica basada en láser que permite identificar compuestos por la señal que dejan sus enlaces químicos. Dicho de forma sencilla, el láser actuó como una lupa química.
Hasta ahora, la industria ya sabía que inyectar CO₂ en productos de cemento podía mejorar el comportamiento inicial del material y almacenar dióxido de carbono. El problema era otro. Las reacciones ocurrían tan rápido que se conocían sobre todo por modelos teóricos o pruebas indirectas.
Lo que pasa al mezclar CO₂
El experimento empezó con una escena poco habitual. Los investigadores despresurizaron CO₂ líquido, lo congelaron de forma instantánea y mezclaron esos copos sólidos con pasta fresca de cemento. Después sellaron las muestras y las observaron durante 24 horas.
«Hemos usado la espectroscopía Raman para comprender mejor algunos de los materiales más interesantes de la historia, desde los Manuscritos del Mar Muerto hasta el hormigón romano antiguo», explicó Masic. «La pasta de cemento puede parecer menos glamurosa en comparación, pero apuntar un láser a una pasta de cemento inyectada con CO₂ mientras endurece nos permite visualizar cosas que no se habían visto antes».
Lo que apareció bajo el láser fue una especie de historia en tres actos. Primero, el CO₂ reaccionó con el calcio liberado por el clínker, que es el ingrediente básico del cemento. Esa reacción formó carbonato cálcico y redujo de forma temporal la disponibilidad de calcio para la hidratación normal.
El gel fantasma
Aquí llega la parte más curiosa. Al faltar calcio durante ese primer momento, los silicatos liberados por el clínker pudieron moverse y formar una red de gel de sílice repartida por la pasta. Era una estructura temporal, casi fantasma, pero muy importante.
Cuando el CO₂ quedó mineralizado unas cuatro o cinco horas después de la mezcla, la hidratación habitual volvió a ponerse en marcha. Entonces apareció hidróxido de calcio, que reaccionó con ese gel de sílice y generó silicato cálcico hidratado, conocido como C-S-H. Este compuesto es una de las claves de la resistencia del cemento.
La diferencia está en dónde se forma ese C-S-H. En una hidratación convencional suele crecer alrededor de las partículas de clínker. En este caso, apareció de manera más repartida por la matriz, allí donde antes se había extendido el gel de sílice. Y eso se nota.
La mejora del 13%
El resultado fue una microestructura más uniforme en edades tempranas. Según el MIT, la pasta mezclada con CO₂ al 1% del peso del cemento logró, de media, un 13% más de resistencia a la compresión después de 24 horas.
«Al principio, la naturaleza fugaz del gel de sílice parecía un fallo en los datos Raman. Pero rápidamente quedó claro que su desaparición repentina era una característica constante e innegable de cada muestra inyectada con CO₂», señaló Hajduczek.
El hallazgo también corrige una idea anterior. Se pensaba que las partículas de carbonato cálcico podían actuar como puntos activos para hacer crecer el C-S-H. Según esta investigación, esas partículas parecen comportarse más bien como elementos pasivos dentro de la plantilla creada por el gel de sílice. La protagonista real sería esa red temporal.
Por qué importa al clima
La construcción tiene un problema serio con las emisiones. La Agencia Internacional de la Energía ha descrito al cemento como el segundo emisor industrial de dióxido de carbono, con alrededor del 7% de las emisiones globales. Y no hablamos de un material de lujo. Hablamos de casas, hospitales, carreteras y colegios.
Por eso interesa tanto cualquier método que permita usar menos cemento, almacenar CO₂ o mejorar la resistencia sin disparar costes. En la práctica, un cemento que gana fuerza antes puede abrir la puerta a mezclas más eficientes. Pero el reloj corre más deprisa que la obra pública y la industria aún necesita pruebas, normas y control de calidad.
El propio MIT pide prudencia. El estudio se hizo con pasta de cemento en condiciones controladas, no con todos los tipos de hormigón que se usan en una obra real. Además, la dosis importa mucho. Si se añade demasiado CO₂, el calcio puede quedar atrapado antes de tiempo y bloquear las reacciones beneficiosas.
Lo que viene ahora
Masic resumió el avance con una idea clara. «Hemos estado inyectando CO₂ en productos de cemento durante años sin comprender del todo qué hacía en su interior. Ahora que podemos verlo y entender el mecanismo subyacente que conduce a un mejor rendimiento, podemos empezar a controlarlo. Y hay mucho margen para avanzar».
Ese control será la clave. No basta con añadir CO₂ y esperar que funcione. Habrá que ajustar dosis, mezclas, tiempos, tipos de cemento y condiciones de fabricación. En una planta real, el hormigón no se comporta como una muestra perfecta de laboratorio.
Aun así, el avance tiene valor porque convierte una sospecha industrial en una explicación química observable. El cemento no se ha vuelto verde por arte de magia, ni el CO₂ ha dejado de ser un problema climático. Pero una parte de ese carbono podría quedar atrapada en materiales más útiles y resistentes.
El estudio completo ha sido publicado en Journal of the American Ceramic Society.
