Foto: Pigmentos termocrómicos con los que se está experimentando para combinarlos con cemento. A la derecha, a temperatura ambiente. A la izquierda, los mismos a 8 °C. Crédito: IETcc-CSIC.

Parece polvo de cemento normal. Pero tras un breve paso por el radiador de uno de los laboratorios del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja del CSIC (IETcc), cambia de color y se vuelve más claro. No es una cuestión de estética sino parte del trabajo de la doctora en Física Gloria Pérez para desarrollar un revestimiento inteligente basado en cementos ecoeficientes termocrómicos que cambian de color con la temperatura.

MICET, como Pérez ha bautizado a su mezcla, es un ejemplo de las posibilidades que está abriendo el trabajo con nanomateriales en el sector de la construcción. La combinación de materiales tradicionales como el cemento con elementos como el dióxido de titanio, el dióxido de silicio y los nanotubos de carbono a nivel estructural permite nuevas aplicaciones para el cemento, pero también que mejore sus prestaciones actuales.

En el caso de MICET (financiado por el Programa Estatal de Innovación del MINECO), se añaden pigmentos termocrómicos al cemento para que cambie de aspecto a una temperatura denominada crítica. De este modo, el material adquirirá un color oscuro a baja temperatura con lo que variará su respuesta frente a la radiación solar. ¿Con qué fin? Disminuir o aumentar la temperatura superficial de la fachada y con ello mejorar la eficiencia energética del interior. Pérez explica que aunque esta técnica ya se aplica a la pintura, "el reto está en introducirla en un material de construcción". La investigadora espera contar con un prototipo viable para 2017.

Además de lograr que el cemento se comporte de forma más respetuosa con el medio ambiente, la nanoadición de distintas partículas también ofrece ventajas sobre otros materiales de construcción. La doctora en ciencias químicas del IETcc Ana Guerrero trabaja para lograr que el hormigón sea capaz de repararse a sí mismo. Guerrero explica: "Los trabajos con autorreparables se hacían desde el exterior, nuestro objetivo es lograrlo desde dentro".

Foto: Imagen de microscopía electrónica de barrido en la que se observan las microcápsulas de sílice con el epoxy dentro. Se utilizan para desarrollar microhormigones autorreparables. Crédito: IETcc-CSIC.

Ante una fisura interna, las microcápsulas de sílice rellenas de epoxi introducidas por el equipo se rompen y reparan el hormigón. Para hacerlo, sintetizaron y encapsularon las nanopartículas en óxido de silicio, "un componente propio del cemento que permite una compatibilidad buenísima con la matriz", detalla la responsable.

Gracias a este avance, el hormigón autorreparable de Guerrero es eficaz frente a fisuras de hasta 150 micrómetros de ancho, de acuerdo con una publicación en Cement & Concrete Composites. No obstante, sus nuevos resultados, pendientes de publicación, apuntan a una eficacia hasta los 300 micrómetros, según la investigadora. Guerrero afirma que este avance se traduce en un aumento "de la resistencia del hormigón frente a agentes externos agresivos y, por tanto, en un aumento de su durabilidad".

El problema del precio

Para que las ventajas ofrecidas por este tipo de investigaciones tengan cabida en la industria es necesario que esta valore más los beneficios que el aumento del coste. "Meter diamantes en el cemento puede estar muy bien desde un punto de vista académico, pero no va a tener ningún recorrido", afirma el doctor en Ciencias Físicas e investigador en el laboratorio de Nanomateriales de Tecnalia Jorge Sánchez. Por eso, una de sus líneas de investigación actuales es el desarrollo de nanopartículas a partir de residuos industriales que permitan reducir su coste.

Puede que el impedimento económico sea más bien una cuestión cultural, ya que las nanoadiciones son populares en otros sitios, "especialmente en el norte de Europa", afirma el catedrático de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid Jaime Gálvez. El experto considera necesario tanto mejorar la investigación como ajustar adecuadamente las dosificaciones para que el precio no se dispare. Se trata de "utilizar la mínima cantidad de material para obtener mejores resultados", explica.

A pesar de ello, los expertos coinciden en la necesidad de hacer énfasis sobre los beneficios a largo plazo de este tipo de nuevos materiales. En el caso del mortero termocrómico de Pérez, al consumo de energía de producir el cemento habría que sumar el de producir los pigmentos. Pero la investigadora explica que el proceso supone una mejora en la eficiencia del edificio a lo largo de su ciclo de vida, por lo que las emisiones se compensarían.

Otra de sus ventajas a largo plazo es la durabilidad. Guerrero destaca las ventajas de su hormigón autorreparable en estructuras de gran tamaño como los puentes: "Normalmente tendrías que empezar a repararlas a los 25 años, con estos materiales podrías esperar hasta los 30". La investigadora matiza que por eso es importante definir en qué estructuras compensaría la inversión, como en "presas y pozos petrolíferos".        

Aunque se trata de estimaciones en laboratorio, Gálvez calcula que el uso de nanoadiciones puede aumentar la vida útil de un material de dos a cinco veces. Está convencido de que este tipo de compuestos serán uno de los grandes avances que marquen el futuro, y detalla: "Estamos acostumbrados a utilizar un material por el uso que pueda dar, pero ya hablamos de utilizarlos diseñados para el uso que nos hace falta".

No obstante, una incorporación a gran escala de nanomateriales de este tipo no depende únicamente de los avances que logre la investigación, también depende de la propia industria. Así, Guerrero concluye: "El sector es muy conservador en algunas cosas. Romper cuesta. Eso no quita que sigas trabajando y viendo las bondades que tiene el material".

*Este artículo se publicó originalmente en el Blog de Innovación de Sacyr el 11/10/2016