Investigadores de la Universidad de Pensilvania han creado un innovador concreto imprimible en 3D que mejora el rendimiento estructural y absorbe dióxido de carbono (CO₂), abordando el impacto ambiental de la industria de la construcción, responsable de aproximadamente el 9% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
El avance clave reside en la incorporación de tierra de diatomeas (DE), un material biogénico derivado de microorganismos marinos fosilizados. La textura porosa de la DE confiere estabilidad al concreto durante la impresión 3D y, sorprendentemente, fortalece el material a medida que absorbe CO₂. Los hallazgos, publicados en Advanced Functional Materials, indican que esta nueva mezcla puede absorber hasta un 142% más de CO₂ en comparación con las mezclas estándar, al tiempo que reduce la necesidad de cemento.
El equipo también integró estructuras de superficies mínimas periódicas triplemente periódicas (TPMS), inspiradas en patrones naturales como corales y huesos. Estas geometrías maximizan la superficie interna y la rigidez, optimizando la exposición al CO₂ y la eficiencia del material. Las pruebas demuestran que los componentes impresos en 3D con esta técnica utilizan un 68% menos de material que los bloques de concreto tradicionales, con un aumento de más del 500% en la relación superficie-volumen. Un cubo con estructura TPMS retuvo el 90% de la resistencia a la compresión de una versión sólida.
Masoud Akbarzadeh, profesor asociado de arquitectura en la Universidad de Pensilvania, destaca que la innovación permite "hacer mucho más con mucho menos", optimizando el uso de recursos sin sacrificar la integridad estructural. Shu Yang, coautor principal y profesor de ingeniería, señala la naturaleza inesperada de que la porosidad mejore la resistencia, abriendo nuevas vías para la ingeniería de materiales. Las métricas de rendimiento incluyen una absorción de CO₂ hasta un 142% mayor, un uso de material reducido en un 68%, y un aumento del 500% en la relación superficie-volumen. Específicamente, el concreto a base de DE logró una absorción de CO₂ un 32% mayor por unidad de cemento.
El equipo se enfoca ahora en escalar esta tecnología para elementos estructurales de gran tamaño, como pisos y fachadas. Las aplicaciones potenciales se extienden a infraestructuras marinas, como arrecifes artificiales, donde la alta superficie interna facilita la adhesión de organismos marinos y el material absorbe pasivamente CO₂ del agua circundante, ofreciendo un doble beneficio ambiental.