Ecocemento

El cemento Portland ordinario requiere una temperatura de horno de alrededor de 1450  °C. La magnesia reactiva en Eco-Cement requiere una temperatura de horno más baja de 750  °C, ^{[ 1 ]} lo que reduce los requisitos de energía y, por lo tanto, las emisiones de dióxido de carbono incluso si se utilizan combustibles fósiles.

El Eco-Cement fragua y endurece capturando dióxido de carbono de la atmósfera y es reciclable. La velocidad de absorción de dióxido de carbono varía según el grado de porosidad y la cantidad de óxido de magnesio. La carbonatación se produce rápidamente al principio y se ralentiza hacia el final del proceso. Se estima que un bloque de hormigón Eco-Cement típico se carbonatará completamente en un año.

El Eco-Cement puede incorporar una mayor cantidad de residuos industriales como agregados que el cemento Portland, ya que es menos alcalino . Esto reduce la incidencia de reacciones álcali-agregado que dañan el hormigón endurecido. ^{[ 2 ]} El Eco-Cement también tiene la capacidad de reciclarse casi por completo para convertirlo de nuevo en cemento, en caso de que una estructura de hormigón quede obsoleta.

Investigadores del MIT han desarrollado un proceso alternativo de fabricación de cemento utilizando energía renovable, que tiene como objetivo reducir las emisiones contaminantes. ^{[ 3 ]} La piedra caliza triturada se disuelve en ácido en un electrodo, liberando dióxido de carbono de alta pureza, mientras que el hidróxido de calcio precipita en el otro electrodo, siendo la reacción general la siguiente:

2 CaCO ₃ + 4 H ₂ O → 2 Ca (OH) ₂ + 2 H ₂ + O ₂ + 2 CO ₂

El hidróxido de calcio se procesa para producir cemento, mientras que los gases restantes de alta pureza se pueden capturar fácilmente. El dióxido de carbono se puede utilizar para productos de valor añadido, mientras que el hidrógeno se puede usar como combustible, incluso para alimentar el horno. Como beneficio adicional, la combustión de hidrógeno reduce el consumo de agua, ya que se recupera la mitad del agua utilizada en la producción de hidróxido de calcio. ^{[ 3 ]}

Un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia ha desarrollado un prototipo funcional de una batería recargable a base de hormigón, que podría permitir el uso de edificios para el almacenamiento de energía. ^{[ 4 ]} Basaron el diseño en lo que se conoce como batería Edison o de níquel-hierro, utilizando óxido-hidróxido de níquel(III) para las placas positivas, hierro para las negativas y reemplazando el hidróxido de potasio con fibras de carbono conductoras que actúan como electrolito. Además, los investigadores identificaron que los siguientes metales son adecuados para baterías recargables de hormigón. El hierro y el zinc pueden utilizarse como materiales de ánodo. Ambos materiales se reducirán durante la carga y se oxidarán durante la descarga. Las semirreacciones de la celda del hierro y el zinc son las siguientes:

Fe(OH) ₂ + 2 e ⁻ → Fe + 2 OH ⁻ ( E ₀ = −0,89  V)

Zn(OH) 2− 4 + 2 e ⁻ → Zn + 4 OH ⁻ ( E ₀ = −1,2  V)

Los óxidos a base de níquel pueden utilizarse como materiales de ánodo, siendo la semirreacción:

NiOOH + H ₂ O + e ^- → Ni(OH) ₂ + OH ^- ( mi ₀ = +0,52  V)

Se ha demostrado que este dispositivo es capaz de cargarse y descargarse. Sin embargo, para ser competitivas con las baterías comerciales, las baterías de hormigón deben superar problemas relacionados con una vida útil y una densidad energética comparativamente menores. ^{[ 4 ]}

El efecto termoeléctrico es un fenómeno en el que los electrones (huecos) de un objeto calentado se desplazan desde la zona de alta temperatura a la de baja temperatura debido al gradiente térmico. Los equipos basados ​​en materiales termoeléctricos no emiten dióxido de carbono durante su funcionamiento. Por lo tanto, el uso extensivo de estructuras de cemento termoeléctricas constituye una solución eficaz para los problemas medioambientales. Estas estructuras pueden aprovechar la energía de la diferencia de temperatura entre las superficies exteriores e interiores del edificio.

Generalmente, el cemento presenta ligeros movimientos de electrones debido a la presencia de conductividad de tipo n. Por lo tanto, con la adición de aditivos conductores de tipo p, se producen movimientos de huecos, lo que finalmente genera una distribución de electrones y huecos en los compuestos de cemento. ^{[ 5 ]} De esta manera, se alcanza una diferencia de voltaje y se genera un efecto termoeléctrico (TEP). La conductividad de la matriz a base de cemento puede mejorarse incluso cuando se añaden aditivos por debajo del umbral de percolación. Los aditivos actualmente reportados que pueden usarse para mejorar las propiedades termoeléctricas de los compuestos de cemento incluyen: hormigón reforzado con fibra de carbono, compuestos de fibra de acero y compuestos de óxido metálico. ^{[ 6 ]}