Elevan durabilidad de materiales de construcción con nopal
Por Israel Pérez Valencia
Santiago de Querétaro, Querétaro. 16 de enero de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- En el marco del 10o Coloquio de Ingeniería, organizado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), un equipo de investigadores del Instituto Mexicano del Transporte (IMT) y de la Universidad Marista de Querétaro, A.C. presentó un proyecto donde se analizan las propiedades del nopal (Opuntia ficus-indica) para mejorar la durabilidad de materiales base cemento, morteros y concretos.
El proyecto, que está a cargo del profesor investigador del IMT, Andrés Antonio Torres Acosta, y la ingeniera civil de la Universidad Marista de Querétaro, Alejandra Díaz Cruz, busca identificar las propiedades del nopal, tanto deshidratado como en forma coloide (baba) o mucílago, para determinar cómo puede contribuir a mejorar estos materiales, en las lechadas, morteros y concretos, así como su influencia en las propiedades electroquímicas de los aceros embebidos utilizados en la construcción.
Al respecto, el investigador del IMT, Andrés Antonio Torres Acosta, explicó que esta iniciativa busca contribuir a la sustentabilidad aplicada a la industria de los materiales de construcción, particularmente las fábricas de cemento y las siderúrgicas, que han sido señaladas por ser grandes emisoras de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera.
“Esta tendencia se ha tratado de revertir; en el caso de los cementos, se le agregan minerales que son básicamente cal activada, pero hemos visto que merman la calidad del cemento en cuanto a propiedades mecánicas y físicas. Aunque se utilizan menos concretos en las construcciones, resulta que son más porosos y menos resistentes a elementos como los cloruros o las condiciones ambientales de las ciudades o zonas industriales, lo que genera más gastos en reparaciones con el consecuente aumento en la emisión de CO2 al medio ambiente”, advirtió.
Torres Acosta detalló que el primer paso fue probar el nopal y sábila (Aloe vera) deshidratados en los materiales de construcción, principalmente por sus elementos como el potasio (K), magnesio (Mg), carbono (C), oxígeno (O) y principalmente el calcio (Ca), que es básico para la elaboración del cemento.
“Hicimos algunos análisis de difracción de rayos X con la que pudimos alcanzar a ver puntas de uno de sus elementos principales que se conoce como wavellita, que es un compuesto de calcio, carbono y agua. En la sábila los encontramos también aunque en cantidades menores. El método experimental consistió en caracterizar estos materiales, principalmente pastas, morteros y concretos, para ver cómo actuaban el nopal y la sábila en ellos”, puntualizó.
El investigador del IMT anunció que, tras los procesos de investigación en laboratorio, se pudo concluir que las adiciones de nopal y sábila deshidratados disminuyen la trabajabilidad de pastas y morteros, aparentemente, porque coagulan parte del agua de mezclado, además de que la resistencia de este material aumenta con la edad.
La segunda fase de esta investigación consistía en determinar si las propiedades electroquímicas de los aceros embebidos en estos materiales base cemento podrían mejorarse con la utilización del nopal y la sábila.
“El siguiente paso era determinar las propiedades electroquímicas del acero, es decir, qué es lo que pasa si se encuentran con un ambiente similar alcalino con el nopal dentro de esa solución. Empezamos con soluciones de hidróxido de calcio Ca(OH)2 que tiene un pH de 12.5, muy similar al del concreto que es del orden de 13; colocamos seis varillas en recipientes con la solución y otras con 0.5, uno y dos por ciento de nopal”, explicó.
De los valores electroquímicos obtenidos en las pruebas, se encontró que las adiciones de nopal deshidratado funcionan, aparentemente, como un inhibidor de la corrosión del acero, además de que previene la formación de picaduras en soluciones alcalinas.
Uso de baba de nopal en materiales de construcción
Otro de los proyectos de investigación, de acuerdo con el doctor Andrés Antonio Torres Acosta, fue identificar la mejora de la durabilidad en materiales base cemento cuando se añade el nopal en forma coloide (mucílago), así como determinar si las propiedades electroquímicas de los aceros embebidos en estos materiales base cemento tenían alguna modificación.
Después de diferentes pruebas de laboratorio, los investigadores del IMT y la Universidad Marista de Querétaro concluyeron que las adiciones del mucílago de nopal mejoraron la durabilidad del mortero al disminuir el transporte de agua dentro del material y aumentaron su resistencia. Respecto a los procesos electroquímicos del acero embebido en el mortero, este material orgánico permitió una disminución en las grietas generadas por el tiempo y la degradación del acero.
“El proyecto sigue, en la Universidad Marista de Querétaro trabajamos diferentes formas de extracción de nopal, no solo el deshidratado o el cocido, sino también el remojado en donde ya no se le mete calor al proceso de extracción del mucílago. 
Nopal deshidratado.Estamos haciendo estas pruebas de durabilidad, resistividad eléctrica, velocidad de pulso, porcentaje total de vacíos, absorción capilar, resistencia a la compresión en cilindros de concreto de 10 por 20, con resultados muy prometedores”, indicó.
El nopal y sus diferentes usos
Por su parte, la investigadora de la Universidad Marista de Querétaro, Alejandra Díaz Cruz, informó que existen numerosas instituciones que se dedican al estudio del nopal y otras plantas aplicadas a materiales de construcción e ingeniería civil.
“No somos los únicos, hay instituciones que desarrollan investigaciones parecidas, como el Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional Unidad Oaxaca (CIIDIR) o la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), donde hay un grupo de investigadores, encabezado por la doctora Elia Mercedes Alonso Guzmán, que está trabajando el uso de plantas enfocadas en la restauración de edificios viejos replicando los procedimientos hechos durante la Colonia para la construcción con base en cal, baba de nopal, yema y clara de huevo, algodón, pelo, cabello, así como sangre de buey, toro, cerdo”, aseguró.
Díaz Cruz abundó que la utilización de aditivos a base de nopal para materiales de construcción ha sido una constante a través de los años, incluso, mucho antes de que fuera industrializado el cemento.
“El mucílago del nopal es un biopolímero coagulante que se ha utilizado para impermeabilizar, tapar poros o resanar. Incluso, hay restauradores del Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH) que lo utilizan como pegamento”, detalló.
La investigadora de la Universidad Marista de Querétaro puntualizó que, en el caso de los trabajos de investigación enfocados en estudiar el nopal como aditivo para mejorar la durabilidad de materiales base cemento, morteros y concretos, va de la mano también el objetivo de impulsar la industria de esta planta, dadas las condiciones climatológicas del país y las facilidades para su cultivo.
“Lo que se busca es detonar la producción de nopal y mejorar su calidad utilizando la biotecnología. Tanto en la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo como en el CIIDIR de Oaxaca hay grupos de investigadores que analizan cómo sintetizar y producir el mucílago, analizando factores como la edad de la planta, temporadas de cosecha y temperaturas para obtener un producto de una calidad constante”, finalizó.
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