Durante dos mil años, estructuras de hormigón romano como el Panteón de Roma han desafiado el paso del tiempo mientras edificios contemporáneos se desmoronaban. Los científicos sabían que parte de esta extraordinaria durabilidad provenía de una reacción entre la ceniza volcánica, llamada puzolana, y la cal viva, que producía minerales excepcionalmente resistentes dentro del hormigón. Ahora, un equipo internacional ha descubierto que existe otro factor igualmente importante: la carbonatación, un proceso lento pero constante causado por el dióxido de carbono del aire.
El ingeniero Paulo Monteiro de la Universidad de California en Berkeley, quien dirigió la investigación junto con Xiaohong Zhu de la Universidad de Tecnología de Pekín, explicó el hallazgo: "Aunque la reacción puzolánica es de importancia fundamental, nuestros hallazgos sugieren que la carbonatación durante un largo período también mejora la durabilidad del hormigón y puede ayudar a sellar grietas conforme envejece".
Para descubrir los secretos del hormigón romano, los investigadores recurrieron a una fuente inesperada y poco glamorosa: un retrete comunal de la Villa de Adriano en Tívoli, Italia, construido en el siglo II de la era común. De esta estructura, que alguna vez soportó el peso de los baños imperiales, extrajeron una pequeña muestra de hormigón para su análisis.
Utilizando técnicas avanzadas de imagen de alta resolución, el equipo examinó la muestra hasta la escala nanométrica. Como era de esperar, encontraron evidencia de la reacción puzolánica, en la cual la ceniza volcánica y la cal reaccionan para formar minerales excepcionalmente duraderos. Sin embargo, descubrieron algo más significativo.
Durante siglos, el dióxido de carbono de la atmósfera había reaccionado con la cal residual en el hormigón para producir calcita, el mismo mineral que se encuentra en la piedra caliza. Este no era un simple subproducto del envejecimiento. La calcita se cristalizaba dentro de los poros y grietas diminutas, haciendo el hormigón más denso y sellando gradualmente las debilidades que de otro modo se habrían propagado con el tiempo.
Estudios anteriores habían identificado calcita en el hormigón romano, pero no la habían estudiado en tres dimensiones ni mapeado su arquitectura. La investigación de Monteiro y su equipo sugiere que la calcita puede haber jugado un papel pasado por alto en la increíble longevidad del hormigón romano, no reemplazando la contribución conocida de la reacción puzolánica, sino trabajando junto a ella.
Los científicos ya estaban trabajando en reproducir el hormigón romano. La carbonatación ocurre naturalmente en el hormigón basado en cal, independientemente de que se comprenda su mecanismo, pero entender el papel que desempeña podría proporcionar a los investigadores otra herramienta mientras intentan diseñar hormigón que dure más tiempo mientras produce menos carbono.
Monteiro señaló las implicaciones futuras del descubrimiento: "Entender cómo la dinámica de cristalización del carbonato de calcio une el hormigón y contribuye a su durabilidad a largo plazo podría proporcionar nuevas perspectivas sobre la evolución mineralógica a largo plazo y la carbonatación natural de los aglutinantes basados en cal".
Es importante notar que los edificios modernos enfrentan desafíos que los ingenieros romanos nunca tuvieron que confrontar. Las estructuras contemporáneas exigen mucho más de sus materiales, y el hormigón armado, reforzado con barras de acero, enfrenta un problema crítico: la corrosión del acero embebido en su interior, un fenómeno que no afectaba a las construcciones romanas.
A pesar de estas limitaciones, los nuevos hallazgos pueden ayudar a los investigadores a diseñar hormigones más duraderos y sostenibles para el futuro. El descubrimiento demuestra cómo la exploración de técnicas de ingeniería antigua puede conducir a revelaciones importantes para la construcción moderna. Al desbloquear los secretos romanos para mejorar la durabilidad del hormigón, los científicos esperan poder lograr algún día un desarrollo de infraestructura moderna verdaderamente sostenible.