Un grupo de investigadores de la Universidad de Pittsburg, Estados Unidos, estudiaron las propiedades del hormigón por ser uno de los materiales de construcción más antiguos del mundo. Así, buscaron opciones sostenibles para su elaboración y dieron con un inédito hallazgo: cómo convertir hormigón en energía.
Desde aquel momento en adelante han trabajado en su estudio, publicado por la revista Advanced Materials, al que llamaron “Sistemas multifuncionales de hormigón con metamateriales integrados en nanogeneradores para infraestructura civil inteligente” ¿El objetivo principal? Mostrar los beneficios del hormigón como metamaterial.
Para modificar la elaboración de este material tan común en las construcciones integraron residuos orgánicos y bacterias productoras de calcita, un tipo de mineral fundamental para la construcción y, sobre todo, para el cemento. Todo con la finalidad de que el hormigón sea más sostenible, autorreparable y que disminuya sus emisiones de dióxido de carbono.
Para lo anterior, los investigadores norteamericanos descubrieron que el material podía comprimirse hasta en un 15% sin alterar su estructura, lo que significó que podían ahorrar más porque necesitaban ocupar menor cantidad de material. En otras palabras, también cuidaban más el medioambiente.
“El uso intensivo del hormigón en nuestros proyectos de infraestructura implica la necesidad de desarrollar una nueva generación de materiales que sean más sustentables, tanto económica como medioambientalmente. Al mismo tiempo, deben ofrecer funcionalidades avanzadas.
Creemos que el camino para alcanzar esos desafíos es la introducción del paradigma de los metamateriales en el desarrollo de materiales tradicionales para la construcción, como es este caso”, dijo Amir Alavi, docente de la Universidad de Pittsburg, refiriéndose a este hallazgo científico.
¿Qué son los metamateriales y por qué se pensó en ellos?
Todo material sintético, que tenga propiedades electromagnéticas creadas por nanoestructuras, que no existen o son casi imposibles de ver en condiciones naturales, es conocido como metamaterial.
En este contexto, hay metamateriales con índices de refracción negativa, que se reconocen por su capacidad de reflejar la luz en el sentido opuesto al que la recibe. Sin embargo, en la naturaleza todo tiene refracción positiva, como el agua, por ejemplo.
En resumen, si los metamateriales se mezclan con materiales convencionales, como el hormigón en este caso, adquirirán características que no tienen de forma natural o mejorarán las que ya tienen. Por eso, convertir hormigón en energía es una cualidad de un metamaterial.
El descubrimiento: Cómo convertir hormigón en energía y darle capacidad táctil
El cemento por sí solo produce electrodos, pero cuando se ejerce presión sobre él se genera una mínima carga eléctrica. Ésta característica del metamaterial es clave porque puede utilizarse para detectar daños o fracturas en el hormigón, sobre todo cuando hay terremotos o impactos de mayor magnitud.
Y no sólo eso, ya que con el movimiento, el hormigón libera energía que también se puede aprovechar para encender luces LED en las mismas carreteras o autopistas y prender otros dispositivos de bajo consumo que estén alrededor.
Cabe mencionar, que dichas propiedades se estudiaron gracias a las investigaciones anteriores sobre materiales “autoconscientes”, que poseen estructuras conductoras de información sobre las cargas y la presión a las que son sometidos. Y para ello, no necesitaron sensores de movimiento.
Para convertir hormigón en energía, realizaron pequeños ajustes, con el fin de alcanzar resistencia, durabilidad y flexibilidad. Para ello, en la Universidad de Pittsburgh ocuparon mallas de polímeros auxéticos, que se suman a una matriz de concreto conductora con polvo de grafito.
Estos sistemas de hormigón liviano y mecánicamente ajustables pueden abrir una puerta para el uso del material en varias aplicaciones, tales como materiales diseñados especialmente para los aeropuertos, que recepcionen impactos para ayudar a reducir la velocidad de los aviones o sistemas de aislación sísmica basal”, agregó el académico de Pittsburg.
Con respecto al futuro, los investigadores aseguran que este metamaterial puede utilizarse en las ciudades inteligentes o smart cities para convertir hormigón en energía, aprovechando que se requieren bajas cantidades para el funcionamiento de la señalización con luces en las calles.
Y tú, ¿ya te imaginas manejando en las carreteras del futuro, que potencian el uso de energías renovables?