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Hacer más ecológico el material de construcción más ubicuo del mundo

Hola, un placer verte por aquí. Yo soy Simón Sánchez y en el día de hoy hablaremos sobre Hacer más ecológico el material de construcción más ubicuo del mundo

El hormigón es uno de los materiales de construcción más antiguos con una historia que se remonta al antiguo Egipto. Hoy en día, el hormigón, compuesto principalmente por agua, áridos y cemento, es el material más utilizado en el mundo. A pesar de ser un material de bajo impacto ambiental, la creación de hormigón todavía requiere energía; por tanto, el amplio uso del material se refleja en su importante huella de carbono. En respuesta, la industria está comenzando a buscar versiones más ecológicas que ayudarían a reducir las necesidades de energía y está utilizando supercomputadoras para hacerlo.

Como parte de un estudio reciente, científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), la Universidad de Estrasburgo y la Sika Corporation realizaron simulaciones avanzadas en las supercomputadoras del Departamento de Energía para explorar métodos para obtener mezclas de concreto con menor consumo energético.

Como se explica en este Funcionalidad NIST, el estudio se dirige a un ingrediente esencial del hormigón: el aglutinante que endurece el hormigón en contacto con el agua. El proceso de producción de este aglutinante en hornos de alta temperatura genera una cantidad significativa de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero implicado en el cambio climático. El Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible estima que la producción mundial de cemento es responsable de al menos el 5% de las emisiones de dióxido de carbono provocadas por el hombre.

La industria del hormigón está trabajando en procesos de producción de hormigón que consumen menos energía. Un enfoque es utilizar la sustitución de la mezcla con materiales alternativos como las cenizas volantes, pero esto requiere la suplementación con costosos aditivos químicos. Existe un impulso para personalizar estos aditivos químicos para facilitar el uso de materiales alternativos y, en última instancia, producir un producto de concreto de calidad que mantenga las cualidades de flujo deseables, todo mientras utiliza menos energía.

“Nos gustaría poder diseñar concreto que funcione mejor en el trabajo y no requiera tanta energía para su fabricación”, dice el científico informático del NIST William George. “¿Pero de qué deberíamos sacarlo? ¿Y con qué podemos reemplazar el hormigón? Las respuestas afectarán sus propiedades. Entonces nos dimos cuenta de que necesitábamos saber más sobre cómo funciona la suspensión «.

Estudiar cómo las partículas y los fluidos interactúan y se comportan es matemática y computacionalmente intensiva, lo que requiere simulaciones sofisticadas y la potencia de cálculo para realizarlas. Aquí es donde entran en juego las supercomputadoras de clase ejecutiva del DOE. Como parte de un premio INCITE, el equipo de NIST recibió más de 110 millones de horas base en Argonne Leadership Computing Facility. El equipo realizó simulaciones que revelaron cómo los parámetros, como el tamaño y la cantidad de partículas suspendidas, afectan la suspensión en el concreto.

El estudio arrojó pistas importantes sobre cómo se comportará el hormigón fresco dadas las propiedades del fluido utilizado. Esto llevó al equipo a desarrollar una teoría general de las propiedades de suspensión. Esto no solo podría conducir a un mejor hormigón con una menor huella de carbono, los investigadores del NIST están aplicando las lecciones aprendidas para guiar el diseño futuro de materiales alternativos.

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