El hormigón de heces humanos es más fuerte que el convencional

Ingenieros de la India han obtenido hormigón con un 42% más de resistencia a la flexión sustituyendo el 10% del cemento por biocarbón fabricado con los residuos orgánicos de plantas de tratamiento de aguas fecales

El hormigón es, literalmente, el material sobre el que se asienta el mundo moderno. También tiene un problema enorme: fabricar el cemento que lo forma libera ingentes cantidades de dióxido de carbono, hasta el punto de que la industria del cemento representa alrededor del 8% de las emisiones globales de CO₂. Sustituir aunque sea una fracción del cemento por algo más sostenible es uno de los grandes retos de la ingeniería de materiales, y un equipo indio acaba de proponer una solución que tiene mucho más sentido del que parece a primera vista.

De la planta de tratamiento a la obra

Los ingenieros, liderados por Raghuvesh Tiwari de la Universidad Manipal de Jaipur, obtuvieron sus materiales de una planta de tratamiento de lodos fecales en Warangal, en el estado indio de Telangana. Las plantas de este tipo recogen los residuos orgánicos de las redes de saneamiento y los procesan para reducir sus riesgos ambientales y sanitarios. El equipo tomó ese material, lo secó, lo calentó a entre 350 y 450 grados centígrados en una atmósfera con muy poco oxígeno (un proceso llamado pirólisis) y molió el resultado hasta obtener un polvo fino. Eso es biocarbón de lodo fecal. A continuación lo mezclaron con cemento, agua, arena y grava para fabricar hormigón convencional, sustituyendo el 5%, el 10% y el 15% del cemento por ese polvo, y sometieron las probetas a una batería de ensayos a los 28, 56 y 91 días de curado. Los resultados, aceptados para publicación en la revista Scientific Reports, sorprendieron hasta a los propios investigadores.

Los números que nadie esperaba

A los 91 días de curado, el hormigón con un 5% de biocarbón fecal había ganado de media un 20% de resistencia a compresión y un 36% de resistencia a flexión respecto al hormigón convencional sin biocarbón. Su absorción de agua y su porosidad también eran menores, y su contracción por secado era más baja. Con un 10% de sustitución, las ganancias subían aún más: un 21% en resistencia a compresión y un 42% en resistencia a flexión, el dato que aparece en el titular.

Al 15%, el hormigón seguía ganando resistencia con el tiempo, pero su rendimiento general quedaba por debajo de las versiones con menos biocarbón. Hay, en definitiva, un punto óptimo alrededor del 5-10% de sustitución. Los investigadores confirmaron estos resultados observando las probetas bajo el microscopio: el hormigón con 5% de biocarbón mostraba una estructura más densa y mejor unida que el convencional; el de 15% empezaba a mostrar más poros, grietas y zonas mal enlazadas.

La química que lo explica todo

Por qué funciona tiene una explicación en tres pasos. El biocarbón de heces es altamente poroso, con una red de pequeñas cavidades que absorben agua durante el mezclado y la liberan lentamente mientras el hormigón fragua. Esas partículas actúan como depósitos internos que mantienen el agua disponible para las reacciones químicas que endurecen el cemento, algo especialmente útil en los primeros días de curado.

El segundo mecanismo es químico: el biocarbón es rico en sílice, que reacciona con los compuestos que genera el cemento al hidratarse para formar más silicatos de calcio, la molécula que da al hormigón su dureza. Los químicos llaman a esto reacción puzolánica. Es exactamente el mismo proceso que explica por qué el hormigón romano se vuelve más resistente con el paso de los siglos: los romanos mezclaban su cemento con ceniza volcánica de Puzzuoli, que también es rica en sílice. La versión del siglo XXI usa lodos fecales en lugar de lava, pero la química es la misma. El tercer mecanismo es más mecánico: las partículas finas de biocarbón rellenan los huecos entre los demás componentes y mejoran la forma en que todo se empaqueta y une.

Dos problemas con una solución

La gracia de esta solución es que resuelve dos retos medioambientales a la vez. Por un lado, reduce la cantidad de cemento necesaria, lo que disminuye las emisiones de CO₂ asociadas a su fabricación. Por otro, convierte en recurso útil un residuo que las plantas de tratamiento producen en cantidades enormes y cuya gestión tiene su propio coste ambiental. En países con redes de saneamiento en desarrollo, donde las plantas de tratamiento de lodos fecales están proliferando como alternativa a los vertederos, cerrar ese ciclo tiene especial sentido.

Lo que falta por comprobar

El hormigón ha sido ensayado en condiciones de laboratorio, pero no se sabe cómo se comportará ante los ciclos de helada y deshielo, la salinidad marina o las temperaturas extremas propias de distintos climas. Tampoco se ha evaluado el impacto total en emisiones de carbono (fabricar el biocarbón también consume energía). El punto más delicado es el de los metales pesados: los lodos de aguas residuales acumulan contaminantes que el biocarbón puede concentrar, y no está claro si permanecerán atrapados en el hormigón a largo plazo o podrán lixiviar hacia el suelo o las aguas subterráneas a lo largo de décadas de uso.

Esas preguntas deberán responderse antes de que esta tecnología pase del laboratorio a las obras. Con esos asteriscos sobre la mesa, lo que el estudio aporta es una demostración de principio robusta: sustituir parte del cemento por biocarbón fecal mejora el hormigón, al menos en laboratorio, y lo hace mediante una química bien conocida y perfectamente comprensible. La solución a uno de los grandes problemas de emisiones de la construcción podría estar, en parte, en lo que tiramos por el desagüe.

REFERENCIA

• Fecal sludge biochar as partial cement replacement in concrete: mechanical, durability and microstructural properties (Tiwari et al., Scientific Reports, 2026. DOI: 10.1038/s41598-026-66956-6)

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