El hormigón es el material más utilizado en la construcción en Chile y en el mundo. Sin embargo, su producción implica un alto costo medioambiental y económico, lo que demanda soluciones innovadoras que permitan optimizar su desempeño. 

Aunque existen aditivos químicos que mejoran sus propiedades y materiales de reemplazo del cemento que aportan mayor sustentabilidad, los requerimientos actuales de la industria son tan altos, que se han explorado alternativas como la producción de biohormigones. Estos se caracterizan por su capacidad de autorrepararse en caso de fisuras, lo que aumenta su vida útil.

En este contexto, la Universidad de Santiago impulsa el proyecto Fondef “Desarrollo de un bioaditivo para mejorar el desempeño del hormigón”, que busca aumentar su resistencia y durabilidad, reduciendo al mismo tiempo su impacto ambiental. La investigación cuenta con financiamiento de ANID, la colaboración de CTeC, las empresas Polpaico y Melón, y el apoyo de la Dirección de Gestión Tecnológica de la Vicerrectoría de Investigación, Innovación y Creación (Vriic)

“Durante este año nos enfocaremos en desarrollar un aditivo líquido con esporas bacterianas activas, que se incorpora durante el mezclado del hormigón. Las bacterias que se utilizarán tienen la capacidad de precipitar calcio y generar estructuras microcristalinas dentro de la matriz cementicia, mejorando su resistencia y reduciendo la retracción volumétrica”, señala el Dr. Leonardo Brescia, director del proyecto y académico del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles de la Facultad de Ingeniería.

Uno de los grandes desafíos del uso del hormigón tradicional es su alta demanda de agua y cemento, lo que encarece su producción e incrementa la huella ambiental de la construcción. “Al mejorar la resistencia mecánica mediante bioaditivos, es posible reducir la cantidad de cemento necesaria para alcanzar resistencias estructurales estándar, con el consiguiente ahorro económico y ambiental”, destaca el investigador.

De esta manera, se espera reducir el consumo de cemento, prolongar la vida útil de las estructuras y avanzar hacia una industria de la construcción más sostenible y competitiva.

Colaboración interdisciplinaria

A nivel de la Usach, la investigación articula la colaboración de las facultades de Ingeniería y de Química y Biología, mediante un enfoque interdisciplinario que integra microbiología, ciencia de materiales e ingeniería estructural.

Es así como participan el Laboratorio de Sistemas y Materiales de Construcción que dirige el Dr. Leonardo Brescia; el Laboratorio de Microbiología Molecular del Departamento de Química y Biología, a cargo del investigador Dr. Felipe Arenas y el Laboratorio del Área de Materiales del Departamento de Ingeniería Metalúrgica, liderado por el Dr. Rodrigo Allende. También se sumará el trabajo del director alterno del proyecto, Dr. Carlos Guzmán, experto en modelación de materiales y estructuras del grupo Master y la investigadora, Dra. Angela Plaza, como puente entre el área de microbiología e ingeniería. 

“El trabajo y los resultados que se logren, se sustentan en la experiencia y expertise en distintas áreas de este equipo, con capacidades para desarrollar un producto tecnológico que entrega soluciones a las necesidades de la industria y de la sociedad”, enfatiza el Dr. Brescia.

El proyecto tendrá una duración de 24 meses y considera cinco etapas. La primera es la generación de mutaciones genéticas controladas en las bacterias para asegurar su protección intelectual y mejorar su comportamiento en medios alcalinos, mientras que en la segunda se realizará la validación experimental en laboratorio, mediante ensayos de resistencia con distintas formulaciones bacterianas.

Posteriormente en la tercera etapa, se evaluará el desempeño en condiciones reales. “En la fase de validación se trabajará en un parque industrial, donde se construirán prototipos de hormigón para evaluar su evolución en un ambiente real. Esta se realizará con el apoyo del CTeC, además de las empresas Melón y Polpaico, que aportarán materias primas y colaborarán en los ensayos a nivel experimental”, explica el Dr. Brescia.

Tras esta etapa, se hará la modelación computacional y el análisis estructural, que permitan estimar el ahorro potencial en el uso de materiales y estudiar nuevas aplicaciones como la impresión 3D. La investigación cerrará con el desarrollo de las especificaciones técnicas del producto, incluyendo estabilidad, métodos de uso y almacenamiento.

Madurez tecnológica 

Cabe resaltar que el proyecto contempla la adquisición de equipamiento especializado, como cámaras climáticas, mezcladoras industriales, una prensa, una testiguera y sistemas de escalamiento de producción. 

“Estos recursos permitirán validar el desempeño del bioaditivo y avanzar hacia un nivel de madurez tecnológica cercano al TRL 6, lo que abre la posibilidad de escalar la solución hacia emprendimientos científicos o procesos de licenciamiento comercial”, puntualiza el académico.

Autora: Paola Armijo León.

Imagen: Comunicaciones Vriic

Tags: Investigación aplicada

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