Los edificios y la producción de los materiales utilizados en su construcción emiten mucho dióxido de carbono (CO₂), un potente gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global y al cambio climático.Pero almacenar CO₂en los materiales de construcción podría ayudar a hacerlos más respetuosos con el medio ambiente.

Los científicos informan que han diseñado uncompuestoMaterial para terrazas que almacena más CO₂de lo que se requiere para fabricarlo, proporcionando una opción "carbono negativo" que cumplecódigos de construccióny es menos costoso que la plataforma compuesta estándar.

Los investigadores presentan sus resultados en elreunión de primavera de la Sociedad Química Estadounidense(ACS).

Aparte de algunos tipos de cemento, los compuestos de carbono negativo son escasos, según David Heldebrant, químico orgánico y uno de los investigadores principales del proyecto.La plataforma compuesta que su equipo ha desarrollado "es uno de los primeros materiales compuestos en los que se ha demostrado que hay CO₂negativo durante su ciclo de vida", afirma.

Los materiales y procesos que se utilizan en la construcción de edificios representan el 11% de todas las emisiones de carbono relacionadas con la energía, según el World Green Building Council.Se han realizado importantes esfuerzos para desarrollar materiales de construcción que puedan compensar estas emisiones, como el uso de productos reciclados o derivados de plantas.Sin embargo, en muchos casos, estas alternativas sostenibles son más caras quemateriales tradicionaleso no pueden igualar sus propiedades, como resistencia o durabilidad.

Un tipo de material de construcción, las terrazas, es una industria multimillonaria.Las tablas para terrazas hechas de un compuesto de madera y plástico son una alternativa popular a las tablas de madera porque son menos propensas a sufrir daños por radiación ultravioleta y pueden durar más.

Las terrazas compuestas suelen estar hechas de una mezcla de astillas de madera o aserrín y plástico, como polietileno de alta densidad (HDPE).Para hacer que estos compuestos sean más sostenibles, una alternativa es utilizar rellenos que son productos de desecho o que de otro modo se quemarían.

Ése es un enfoque que estaba adoptando Keerti Kappagantula, colega de Heldebrant: utilizar lignino y lignina de baja calidad, un producto derivado de la madera que queda de la fabricación de papel, como relleno en compuestos para terrazas.

Para que el carbón pulverizado y las partículas de lignina se mezclaran y se adhirieran a los plásticos, el equipo de investigación necesitaba añadir éstergrupos funcionalesa las superficies de las partículas.Heldebrant, que trabaja en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) y desarrolla líquidos especializados para capturar CO₂, conoció este trabajo mientras charlaba tomando un café con Kappagantula.

Satish Nune, otro investigador del proyecto, y Heldebrant se emocionaron cuando se enteraron de esto."Los ésteres son esencialmenteácidos carboxílicos, que son una forma capturada de CO₂", explica Heldebrant. Entonces, el equipo quería hacer lo mismo y poner CO₂sobre la superficie de las partículas del compuesto para hacer que el material sea aún más respetuoso con el medio ambiente y al mismo tiempo mejorar el rendimiento mecánico de los compuestos.

Para probar la viabilidad de este enfoque, el equipo recurrió a una reacción química clásica para formar un nuevo enlace químico entre CO₂y un grupo funcional llamado fenol, que abunda en productos de madera como el carbón y la lignina.Después de sufrir la reacción, las partículas de lignina y carbón contenían entre 2 y 5% de CO.2_{por peso.}Luego, el equipo mezcló diversas proporciones de estas partículas con HDPE para formar compuestos de color negro pardusco y probaron las propiedades resultantes.

Un composite que contiene un 80 % de relleno maximiza la cantidad de CO₂contenido y al mismo tiempo demuestra resistencia y durabilidad que cumplen con los códigos de construcción internacionales para materiales de terrazas.

Fue fabricado mediante extrusión por fricción utilizando el procesamiento y extrusión asistidos por cizallamiento de PNNL (ShAPE^MT) máquina.Los investigadores utilizaron este material para formar compuestos de 10 pies de largo que se ven y se sienten similares a cualquier compuesto de madera estándar que se encuentre en terrazas o muebles de jardín.

Además de sus favorables propiedades físicas, los nuevos tableros compuestos ofrecen una importante ventaja en cuanto a precio y sostenibilidad.Son un 18% más baratos que los tableros compuestos para terrazas estándar.También almacenan más CO₂de lo que se libera durante su fabricación y vida útil, dice Heldebrant.Si los 3.55 mil millones de pies de terrazas que se venden en los EE. UU. cada año fueran reemplazados con el CO de los investigadores₂-Decking compuesto negativo, dice, 250.000 toneladas de CO2_{podrían secuestrarse anualmente, lo que equivale a las emisiones anuales de 54.000 automóviles.}A continuación, los investigadores planean elaborar formulaciones compuestas adicionales y probar las propiedades.

Prevén que se podrían desarrollar compuestos de carbono negativo para una variedad demateriales de construcción, como cercas y revestimientos.Mientras tanto, el equipo está trabajando para comercializar sus tarimas para terrazas.Esta nueva plataforma con emisiones de carbono negativas podría estar disponible en las tiendas minoristas de suministros para la construcción el próximo verano.