CarbonLith

El sector del cemento es responsable de alrededor del 7–8 % de las emisiones globales de CO₂. La fabricación de clínker, la cual requiere temperaturas superiores a 1.400 °C, incluye además la reacción de descarbonatación de las materias primas: el carbonato cálcico se descompone a unos 850–900 °C (CaCO₃ → CaO + CO₂↑), generando el CaO que posteriormente formará el clínker. Como consecuencia, cada tonelada de clínker presenta una huella de carbono elevada. Cada metro cúbico de hormigón incorpora, por tanto, una huella directamente ligada al contenido de cemento y al clínker asociado.

Para una planta de hormigón, la ecuación es delicada. Reducir kilos de cemento por metro cúbico mejora costes y huella de carbono, siempre respetando la normativa vigente sobre contenidos mínimos de cemento. Al mismo tiempo, el hormigón debe seguir cumpliendo en la obra: resistencias iniciales y finales, consistencia, bombeabilidad, tiempos de ciclo, durabilidad y normativas cada vez más exigentes. Mucho centro de hormigón ya ha explotado las palancas habituales: uso de cementos compuestos, incorporación de adiciones minerales y optimización de los aditivos plastificantes y superplastificantes.

Sistema de dosificación de CarbonLith integrado en planta.

Las microfibras de carbono CarbonLith se dosifican en torno a 0,2 kg/m³ de hormigón, lo que representa aproximadamente un 0,01 % en masa de material seco. Se suministran como un aditivo pulverulento con efecto plastificante, certificado como aditivo plastificante, y se integran en la operativa de la planta como un aditivo más, sin necesidad de modificar por completo el diseño de mezclas.

Su mecanismo de acción es principalmente microestructural. Contribuyen a densificar la matriz cementicia y favorece una compactación más uniforme de la pasta en la zona de contacto árido-pasta. Esta mejora en la microestructura limita la formación de vacíos y discontinuidades internas, lo que reduce la aparición de macroporos y, con ello, los puntos de inicio de fisuración que se manifiestan a escala macroscópica durante el servicio.

En segundo lugar, ayudan a disminuir microporos y microfisuras en el volumen de la pasta. Una matriz más compacta limita la formación y propagación de microfisuración interna, con efectos positivos tanto en resistencia como en durabilidad frente a agentes agresivos, ciclos hielo-deshielo o ambientes químicos adversos.

Desde el punto de vista de trabajabilidad, el aditivo se comporta como un plastificante convencional: no modifica el calor de hidratación ni los tiempos de fraguado, por lo que puede incorporarse sin alterar los procedimientos habituales de producción y curado.

El resultado es un hormigón más eficiente en el uso del cemento: A partir de ahí, el siguiente paso lógico es optimizar la dosificación reduciendo el contenido de cemento por metro cúbico, respetando la curva de resistencias y las especificaciones del cliente.

Sobre esta base tecnológica se han desarrollado dos formulaciones específicas para distintas necesidades de planta: CarbonLith – Structural y CarbonLith – Advanced.

CarbonLith – Structural está orientado a hormigones estructurales de uso general fabricados en centrales de hormigón, especialmente aquellos con una fracción significativa de árido grueso, habituales en edificación y obra civil. Su incorporación permite reducir en torno a un 10 % el contenido de cemento manteniendo la clase resistente especificada y mejorando la cohesión y la docilidad del hormigón, lo que facilita el bombeo, la compactación y el acabado en obra.

CarbonLith – Advanced se dirige a hormigones más exigentes en términos de resistencia inicial y adherencia, como hormigones proyectados para túneles y taludes, sistemas de sostenimiento primario o elementos prefabricados con ciclos de desmoldeo ajustados. En el caso del hormigón proyectado, una aplicación en la que el propio proceso genera una microfisuración significativamente mayor que en el hormigón vertido, CarbonLith – Advanced resulta especialmente eficaz: refuerza la ganancia de resistencia inicial, mejora la densidad y la adherencia entre capas proyectadas y mantiene la trabajabilidad necesaria para el proceso. Todo ello permite ajustar a la baja el contenido de cemento sin penalizar el comportamiento estructural ni la durabilidad.

Ambas soluciones se fabrican bajo sistemas de calidad ISO 9001 y ISO 14001, cumplen con la norma UNE-EN 934-2 como aditivos reductores de agua/plastificantes, mostrando además un efecto de aceleración del endurecimiento en determinadas condiciones. Esto facilita su aceptación por parte de los responsables de calidad y su integración en los procedimientos existentes.

La gama de aditivos CarbonLith ha sido evaluada en diversas aplicaciones y formulaciones de hormigón. Al basar su efecto en una interacción física, sin intervenir reacciones químicas, CarbonLith es compatible con todas las recetas empleadas en la industria.

La clave de esta tecnología reside en ajustar la dosificación a cada formulación para alcanzar el punto óptimo entre reducción de cemento, beneficio económico y prestaciones del hormigón. Por ejemplo, en hormigones estructurales de referencia HA-25, una reducción del 10 % de cemento permite igualar e incluso mejorar, en función de la formulación, de forma significativa, la resistencia mecánica a distintas edades (3, 7 y 28 días). Estos resultados se han validado mediante ensayos mecánicos con probetas cilíndricas 15x30 cm, basados en la normativa UNE-EN 12390-1.

Probeta cilíndrica 15 x 30 cm tras toma de muestra.

En el ámbito de los hormigones destinados a pavimentos, una reducción del 10 % en el contenido de cemento permite mantener las prestaciones mecánicas del hormigón, situando los valores de resistencia a compresión, tracción y módulo elástico dentro del rango superior habitual para este tipo de aplicaciones.

Otro caso es el de los hormigones proyectados de clase HMP-35, donde la incorporación de CarbonLith permite alcanzar, a los 3 días, resistencias a compresión comparables a las de la mezcla control a 28 días. Esta aceleración del desarrollo resistente resulta especialmente relevante en trabajos de túneles, donde el sostenimiento mediante hormigón proyectado requiere una ganancia rápida de capacidad mecánica. Una resistencia temprana más elevada facilita la continuidad de las fases de excavación y proyección, reduce los tiempos de espera entre aplicaciones y contribuye a un proceso constructivo más estable y eficiente.

En línea con el propósito de Nanomate de liderar la transición hacia un planeta más sostenible mediante el uso de materiales avanzados, la tecnología CarbonLith se caracteriza por una composición de base carbono que no incorpora elementos nocivos, lo que la sitúa en plena consonancia con los estándares modernos de sostenibilidad y seguridad ambiental.

La reducción de cemento se traduce de forma directa en una disminución de las emisiones de CO2 asociadas al clínker del cemento empleado. En las formulaciones de referencia, la retirada de alrededor de un 10 % de cemento por metro cúbico, gracias al uso de unos 200 g/m³ de CarbonLith, se ha estimado en un ahorro neto de unos 30 kgCO₂e por m³ de hormigón, una vez considerada la huella propia del aditivo.

En términos de volumen, esto supone aproximadamente 30 toneladas de CO₂e evitadas por cada 1.000 m³ de hormigón producido. En acuerdos a largo plazo o proyectos de gran volumen, el impacto acumulado puede alcanzar fácilmente las centenas de miles de toneladas de CO₂e a lo largo de la vida del contrato.

Desde el punto de vista operativo, la tecnología se ha diseñado para que la planta la perciba como un aditivo más. El producto se dosifica con un sistema dedicado que se integra en el control de planta, se incorpora de forma simultánea con el cemento y se adapta a los protocolos de control de calidad ya existentes. La baja dosificación facilita su gestión logística y su impacto en el coste variable por metro cúbico es reducido frente al potencial de ahorro en cemento. Esta tecnología ya está ofreciendo resultados en plantas de España, Europa y Brasil, y continúa expandiéndose hacia México y otros mercados de América, consolidando su adopción internacional.

Planta de producción en la que se emplea CarbonLith