Arena, cemento y hormigón: geología de una materia prima

30.12.2024

La arena es abundante. Desiertos y playas están llenos de ella. Pero junto con el agua, la arena es una de las materias primas más explotadas. Al igual que el cemento, es indispensable para fabricar hormigón, un proceso que tiene un gran impacto en el medio ambiente y el clima en todas sus fases de producción. Desde que los romanos construyeron el Panteón, la hormigonera planetaria funciona a una velocidad vertiginosa. ¿Podremos frenarla?

Autora: Kathelijne Bonne. Edición en español: Silvia Zuleta Romano

Panteón con cúpula de hormigón, de Giovanni Paolo Pannini (siglo XVIII)
Panteón con cúpula de hormigón, de Giovanni Paolo Pannini (siglo XVIII)

No puedo imaginar materiales menos inspiradores que el hormigón y el cemento. Puede que se hayan utilizado para crear magníficas estructuras como el Panteón de Roma y para muchas cosas útiles, pero hoy forman los esqueletos de nuevos edificios sin alma, pavimentación innecesaria y otras formas absurdas de brutalismo. 

El proyecto de construcción de Las Marías II (Torrelodones, Madrid) es un ejemplo aleccionador de la paradoja del hormigón: en tiempos de sequía, erosión y borrascas, se ignoran las necesidades más acuciantes de la época actual. En las Marías los chalets nuevos, supuestamente de lujo – pero empedrados con materiales baratos –  surgen como setas mientras que lo que podrían haber sido jardines se vierten con hormigón para poder colocar sobre ellos césped artificial.

«La naturaleza viene a vivir contigo», prometen los eslóganes.

Una distopía del hormigón al estilo de Orwell

Leer un libro en la naturaleza, ya no es posible en Las Marías.
Leer un libro en la naturaleza, ya no es posible en Las Marías.

Hace poco en Torrelodones, después de meses sin atreverme a mirar, me adentré en esa distopía de hormigón. Y mientras camino entre altas grúas, hormigoneras y residuos tirados de la obra, me imagino en el libro 1984 de George Orwell. Lo que había antes, naturaleza, roquedos, arbustos, musgo y senderos, simplemente se ha disuelto. Ya no recuerdo los alcornoques, las encinas y los pinos que había aquí el año pasado. Se han borrado, evaporado de mi cerebro. Como si nunca hubieran existido.

Camino alrededor de una nueva rotonda en el medio de la nada, donde hace menos de un año había un bonito camino de grava para ir a correr. La cera de hormigón por el que no pasará ni un gato tiene diez metros de ancho, o eso parece.

Mientras el sol de noviembre quema mi frente pecosa y el cemento blanco ciega mis ojos no adaptados a tanta luz, me dejo abrumar por pensamientos paradójicos sobre el hormigón y el cemento.

Dan un aspecto limpio mientras que la naturaleza está mutilada. 

Parecen el epítome de la civilización, pero la hacen tambalear.

Y la misma arena que se extrae para producir hormigón es fuente de silicio en los chips de ordenador, que ahora hacen el trabajo de pensar por nosotros para que ya no nos hagamos tantas preguntas.

Al igual que la geo-escritora Roseanne Chambers y muchas otras personas, estoy profundamente preocupada por el hormigón, sobre el que ya ha escrito en su artículo 'Concrete Concerns' (ver biografía).

Arena eterna

Todos los bloques de construcción del hormigón proceden de la naturaleza, ya que se fabrica a partir de arena y piedra caliza, pero no sin antes sufrir impactantes transformaciones industriales y generar emisiones. Paradójicamente, el típico paisaje granítico de la Sierra de Guadarrama es en sí mismo una fuente de arena. Es este tipo de roca plutónica, el granito, rico en cuarzo, el que sufre la meteorización física cuando el agua o el rocío en grietas congela y expande, así fracturando la roca, desmenuzándose los cantos y granulándose en fragmentos cada vez más pequeños, y finalmente en grava y arena. 

El viento y los ríos transportan esta arena, la redistribuyen y finalmente se acumula en depósitos de arena. Allí se extrae en minas a cielo abierto. La arena vuelve en camiones al lugar de donde una vez pudo haber salido, donde fue desprendida por la naturaleza en tiempos en que los humanos primordiales pudieron haber caminado por allí.

Arena, fuente de hormigón, monumentos, chips de ordenador y hermosas playas (Karolina Grabowska en Pexels).
Arena, fuente de hormigón, monumentos, chips de ordenador y hermosas playas (Karolina Grabowska en Pexels).

El hormigón se compone de tres ingredientes: áridos (mezcla de arena y grava), agua y cemento. La arena da relleno al hormigón, su 'cuerpo' y resistencia. Una arena no es la otra: hay toda una gama. Por ejemplo, las arenas del desierto difieren de las arenas de río, de playa o marinas. 

Las arenas pueden ser de grano fino o grueso, cada grano individual tiene un cierto grado de redondez – de impecable y redondeado a anguloso, – la arena puede estar bien clasificada donde todos los granos poseen el mismo tamaño de grano, o mal clasificada y heterogénea. Los granos individuales también pueden ser esféricos, alargados u oblongos. Todas estas características, fabricadas en la naturaleza – como los paisajes de Narnia –  confieren a los materiales ciertas propiedades estructurales. Y los minerales que componen la arena también varían según el tipo de roca que la haya producido. La arena de cuarzo puro es dura y blanca, y como el cuarzo mismo apenas se meteoriza, estas arenas desafían a la eternidad.

Paisajes de arenisca de Narnia, puente de Bastei, montañas de arenisca del Elba (Thomas Wolf / Wikipedia).
Paisajes de arenisca de Narnia, puente de Bastei, montañas de arenisca del Elba (Thomas Wolf / Wikipedia).

De las conchas al cemento

Todos esos granos de arena tienen que sellarse entre sí para obtener un hormigón duro e uniforme. Para ello se necesita cemento, una sustancia que se endurece irreversiblemente en contacto con el agua. El cemento une las cosas. Y el cemento también se fabrica a partir de rocas, incluida la caliza, que a su vez está formada por conchas, esqueletos de organismos marinos y arrecifes de coral. Estas partículas del mar, retratadas inimitablemente por la bióloga Helena Cruz de Carvalho, acaban en las estructuras humanas. No puedo evitar que me duela un poco que estos bichitos de filigrana terminan en pavimentación para garajes y parkings. Pero algo me dice que algún día volverán a la naturaleza.

La cal extraída de las canteras se tritura, se muele, se tamiza, se mezcla con minerales como el silicio y otros óxidos, se calienta en altos hornos a temperaturas elevadísimas, hasta que finalmente se obtiene una mezcla de cemento, que se almacena en silos. El conjunto de este proceso representa el 10% de las emisiones mundiales. El CO2 se libera en parte por el combustible para calentar los hornos y accionar los procesos mecánicos de molienda, pero también como subproducto del propio proceso.

Puzolana

Además de caliza biogénica, los volcanes también contribuyen a veces a la producción de hormigón. Los romanos perfeccionaron las recetas de cemento de los griegos. Fabricaban sus estructuras con mortero que contenía puzolana. Éste es un material que adquiere propiedades similares al cemento en presencia de agua e hidróxido de calcio. Los romanos la extraían de la toba y la ceniza volcánica que se encontraba en los alrededores de la ciudad de Pozzuoli, epicentro del volcán Campi Flegrei

Monumentos romanos como el Panteón, que, como la arena, desafían los siglos, deben su fortaleza tanto al ingenio de sus maestros constructores como a las propiedades particulares de varios tipos de puzolana. La cúpula del Panteón sigue siendo la más grande hecha de hormigón no armado. Ningún terremoto, ninguna invasión bárbara, ninguna masa de turistas, ni el paso del tiempo, embotan el Panteón. Incluso hay nuevos estudios que demuestran que la mezcla de cemento romano es capaz de repararse a sí misma, lo que explica su durabilidad.

Solfatara, cerca de Pozzuoli, fuente de puzolana volcánica. (Ilustración de Peter Fabris para Campi Phlegraei de William Hamilton (1776-79))
Solfatara, cerca de Pozzuoli, fuente de puzolana volcánica. (Ilustración de Peter Fabris para Campi Phlegraei de William Hamilton (1776-79))

Los romanos aún no tenían que preocuparse por el clima (*) o el consumo excesivo, aunque el emperador filósofo Marco Aurelio ya expresaba su aprecio por la naturaleza, veía belleza en las venas de una hoja. Qué activista habría sido. Pero ahora vivimos tiempos en los que incluso lo infinito es finito. La arena, por ejemplo, es finita. Hay un número bien definido de granos de arena en nuestro planeta. Y hay menos que estrellas en el universo, dijo el gurú espacial Carl Sagan. Seguro que quiso indicar cuán inconmensurablemente numerosas son las estrellas y los mundos lejanos, pero la afirmación tiene un significado distinto en este contexto. 

Todavía hay mucha arena, pero se extrae más rápido (50 mil millones de toneladas al año) de lo que la naturaleza la repone (15 mil millones de toneladas al año) para mantener en marcha la hormigonera de la humanidad. De hecho, los desiertos siguen llenos, pero debido a la pesadez de la arena (y al coste del transporte), suele extraerse localmente, donde el hormigón tiene más demanda. Y ahí sí crean problemas.

(*) Cambios climáticos regionales sí pueden haber contribuido a la desintegración del Imperio Romano.

Un muro alrededor de la Tierra

Cada año se fabrica con hormigón un muro de 27 metros de ancho y alto alrededor de la Tierra. Para ello se necesitan 4.100 millones de toneladas de cemento y doce veces más arena. La extracción de esta última, el primer paso para producir hormigón, tiene su impacto medioambiental. Los proyectos de minería a cielo abierto, como las minas de amianto, dejan grandes cicatrices en el paisaje. Cuando la extracción de arena se lleva a cabo en las costas; las playas, los manglares, las praderas submarinas, los arrecifes de coral, las marismas y los lechos fluviales se ven gravemente afectados. Las costas naturales pierden su efecto protector contra los tsunamis, las mareas de tempestad y la subida del nivel del mar. A lo largo de los ríos, la erosión del suelo puede provocar mayores daños por inundaciones, un mayor transporte de sedimentos a zonas más bajas y la destrucción del hábitat natural de la vida acuática. En países como India, donde hay escasez de arena, ha surgido una mafia de la arena en forma de empresas mineras ilegales que provocan conflictos e incluso asesinatos.

¿Hormigón sostenible?

Hay maneras de arreglárselas con menos hormigón: El hormigón viejo (como el que se retira durante la muy urgente despavimentación o el depave), los residuos de la construcción y los ladrillos viejos pueden reutilizarse. Materiales como las cenizas volantes (subproducto de las centrales eléctricas de carbón) y las escorias (producción de metales) pueden servir como sustitutos del cemento y los áridos. 

Una normativa más estricta puede contribuir a que la extracción de arena sea más sostenible y controlada. El dióxido de carbono emitido por las plantas de hormigón puede capturarse para que no llegue a la atmósfera. Y simplemente pavimentar menos e incluir hormigón sólo en edificios y no en jardines y murallas es aún mejor. El hormigón permeable (pavicesped), que los constructores de Las Marías claramente desconocen, es una solución para contrarrestar las consecuencias de la pavimentación excesiva. Los investigadores aún están averiguando cómo fabricaban los romanos su hormigón, ya que es mucho más duradero que el hormigón moderno.

Crear conciencia es quizá el paso más importante. Garantizar que la IA, que funciona con silicio procedente de granos de arena, no sustituya a nuestros cerebros, es posible. Aúnque la IA nos ayuda en muchos campos, en última instancia, somos los humanos, con nuestros cuerpos y capacidades de pensamiento que han tardado cuatro mil millones de años en poder sobrevivir y prosperar en este planeta, los que tendremos que enfrentarnos a todo ese hormigón y soportar las consecuencias de su impacto.

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La producción del hormigón es uno de los grandes emisores, junto con el consumo de carne y el transporte. Leer más sobre la carne sostenible y los límites planetarios. O sobre la salinización del suelo, la desertificación y el Mar de Tethys, que también dejó gruesas capas de tiza. 

Kathelijne: Como amante de la naturaleza y científica de la Tierra, me intriga cómo interactúan la vida, el aire, el suelo, las rocas, el océano y las sociedades en escalas de tiempo geológicas y humanas.

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fuentes

Roseanne Chambers, 3 Aug 2023, Concrete Concerns, https://roseannechambers.com/concrete-concerns/

Will Sullivan, 2023, Smithsonian, 'Self-Healing' Concrete May Have Preserved Ancient Roman Structures. https://www.smithsonianmag.com/smart-news/self-healing-concrete-may-have-preserved-ancient-roman-structures-180981411/

On Roman disintegration and climate: Valerie Trouet, 2022, Tree Story, The History of the World Written in Rings, John Hopkins University Press, 264.

UN Environment Programme, 26 April 2022, Sand and Sustainability: 10 Strategic Recommendations to Avert a Crisis. https://www.unep.org/resources/report/sand-and-sustainability-10-strategic-recommendations-avert-crisis

Several Wikipedia sources: pozzolan, Pantheon, concrete, cement.

Images

Sand: pexels-karolina-grabowska-5202473

Elbe sandstone Mountains: By Thomas Wolf, www.foto-tw.de - Own work, CC BY-SA 3.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27758130

Solfatara crater: Peter Fabris' Illustrations for William Hamilton's Campi Phlegraei (1776–79). 

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