Dr. José Campos Terán
Las ciudades representan en nuestro mundo contemporáneo el lugar donde realizamos la mayoría de las actividades como seres humanos, o al menos esa es la tendencia que se vislumbra en el futuro. En este sentido, y haciendo un símil con los sistemas biológicos, las ciudades son células que requieren insumos de materiales (compuestos) y energía para poder operar y construir nuevas estructuras y, como consecuencia de este proceso, liberan o generan nuevos materiales, algunos o muchos desechos y también algo de la energía recibida.
Si consideramos la escala del todo, las ciudades están formadas por una parte orgánica conformada por los seres vivos, i. e., fauna y flora, y una parte inorgánica constituida por una estructura de edificios y vialidades, que en el caso del cuerpo humano serían los huesos y los sistemas circulatorio y nervioso. En este sentido, los huesos son un extraordinario material que cumple la función de dar estructura, soporte y protección a los demás órganos y en consecuencia al propio ser humano. Su composición molecular y forma de organización lo hacen un material con la suficiente resistencia y dureza para cumplir con las anteriores funciones, pero al mismo tiempo son flexibles y ligeros para poder resistir los esfuerzos y deformaciones a los que sometemos a nuestro propio cuerpo con nuestras actividades diarias.
Si regresamos a las ciudades, ¿Qué material sería el equivalente a los huesos? En mi opinión sería el cemento y su derivado que es el concreto. Es más, cuando pensamos en una ciudad lo primero que se nos viene a la mente son estructuras de cemento y concreto (claro, con algo de metal y vidrio quizás). Ambos materiales son, desde una perspectiva antropogénica, la definición de una ciudad y, por lo tanto, abordaremos su alta importancia en las mismas en cuanto a su desarrollo y crecimiento y el impacto de estos materiales en el medio ambiente.
¿Por qué utilizar el cemento?
Si consideramos que el cemento fue desarrollado por los antiguos griegos y romanos, podemos observar que la humanidad no ha logrado sustituir al cemento como el principal material de construcción en las ciudades. Una explicación a ello es que es un material altamente resistente y prueba de ello es que aún existen remanentes de su uso en la antigüedad, un ejemplo es la cúpula del Panteón Romano que tiene más de 2000 años de construida. Otro factor es que es un material cuyas fuentes de materia prima son altamente accesibles en todo el mundo y de un relativo bajo costo.
¿Seguir o no usando cemento?
Lo anterior no sería un problema, dado lo eficiente y relativamente económico que es este material, si no fuera porque la producción del cemento genera un fuerte impacto ambiental que aunado a su alto consumo por el crecimiento urbano provoca que a la industria cementera se le considere una de las principales fuentes del efecto de cambio climático que estamos experimentando. De acuerdo con la Agencia Internacional en Energía (IEA, por sus siglas en inglés), la industria cementera contribuye con 8% de la producción antropogénica de CO2 y consume entre 2-3% de las fuentes globales de energía.
¿Qué se está haciendo para remediar esto?
Bueno, el hecho de que sigamos usando cemento significa que no se ha encontrado aún un material que lo sustituya, pero algunas estrategias se están siguiendo. Por un lado, se está disminuyendo o buscando nuevas fuentes renovables de combustible para lograr el calentamiento necesario en el proceso de producción, así como también se están desarrollando innovadoras tecnologías para capturar y almacenar CO2, y por el otro lado se están buscando nuevas formulaciones químicas para hacer cemento. Esto último es sumamente interesante porque implica encontrar nuevos materiales que no produzcan CO2 o al menos permitan disminuir la cantidad de carbonato de calcio que es el principal componente del cemento y que genera el CO2 emitido. En la exploración de estos nuevos materiales se están utilizando algunos residuos industriales, como las cenizas de los procesos de combustión.
¿Qué nos puede enseñar la naturaleza?
Si pensamos en la seda y sus propiedades elásticas y de resistencia o en nuestros propios huesos, como mencionábamos al principio, queda claro que la naturaleza ha generado evolutivamente materiales con un amplio espectro de características. En este sentido, algunos organismos vivos son capaces de formar materiales cerámicos como lo es el cemento, por ejemplo, las conchas o los caparazones de las tortugas. Y es a partir de esta idea que hoy en día se están generando algunas nuevas propuestas.
Una de ellas es la generada por una compañía, Prometheus Materials, en donde mediante el uso de microalgas es posible unir minerales en un proceso conocido como biomineralización para posteriormente y mediante algunos agregados, como hidrogeles, formar un bioconcreto. Este proceso tiene varias ventajas pues para sobrevivir y reproducirse las microalgas obtienen su energía de la luz de sol y no de una fuente calor y, aún más importante, requieren CO2 que obtienen del aire en vez de producirlo. De acuerdo con la compañía, este proceso emite una décima parte de CO2 de lo que se emite en un proceso convencional.
Por supuesto, aún hay varios aspectos a mejorar y optimizar en el proceso anterior como son el manejo de los biorreactores, utilizar una fuente de luz que permita una producción continua, mantener o mejorar las propiedades mecánicas y químicas del concreto, etc. Sin embargo, queda claro que si estudiamos los procesos de los sistemas biológicos es factible pensar que podremos encontrar nuevos materiales para nuestras ciudades que consideren aspectos y características sustentables con nuestro medio ambiente.
