Descubierto el ingrediente secreto que explica la fuerza del hormig¨®n de la antigua Roma

"?Qui¨¦n se admirar¨¢ bastante de la parte arruinada de ella [la Tierra] y por esto llamado polvo en las colinas de Puteoli para oponerse al reflujo del mar, y sumergido de inmediato se hace una piedra irrompible por las olas y m¨¢s fuerte cada d¨ªa...?" As¨ª describ¨ªa Plinio el Viejo las maravillas del hormig¨®n romano en el a?o 79 de nuestra era. Durante siglos, Roma construy¨® sus puertos con una combinaci¨®n de caemento, cal viva y materiales volc¨¢nicos que la ingenier¨ªa moderna tard¨® siglos en igualar. Ahora, ge¨®logos e ingenieros buscan en los restos de los puertos romanos la f¨®rmula exacta para el hormig¨®n del futuro.

El hormig¨®n moderno empieza a deteriorarse nada m¨¢s echarlo al mar. La reacci¨®n con el agua salina le hace perder alcalinidad y carbonatarse. Hasta que dej¨® de usarse el hormig¨®n armado, la qu¨ªmica dictaba que, en unas d¨¦cadas, lo que parec¨ªa s¨®lida roca con el tiempo se degradara. Con todos los avatares de la historia y hasta de la orograf¨ªa, a¨²n quedan espigones, rompeolas o muelles de los puertos construidos por los ingenieros romanos hace 2.000 a?os.

"Contrariamente a los fundamentos del hormig¨®n moderno basado en el cemento, los romanos crearon un hormig¨®n que mejora con el intercambio qu¨ªmico abierto con el agua de mar", explica la ge¨®loga de la Universidad de Utah (EE UU), Marie Jackson, que lleva a?os buscando la f¨®rmula del hormig¨®n romano. Tanto entonces como ahora se usa un aglomerante. En la actualidad, la base es el cemento tipo Portland, compuesto por calizas y arcillas calentadas a m¨¢s de 1.500?. Los romanos recurr¨ªan en especial a la cal viva, ¨®xido de calcio. Como aglomerado, hoy se usan arenas y gravillas. Entonces, escombros de todo tipo.

Los romanos usaban cal como aglomerante y materiales volc¨¢nicos como aglomerado

Pero la clave est¨¢ en el ali?o. Antes de ellos, la construcci¨®n en las sociedades m¨¢s avanzadas de entonces, como la griega, usaban una argamasa calc¨¢rea que al secar hac¨ªa de aglomerante. Ya fuera por casualidad, cercan¨ªa geogr¨¢fica o ensayo y error descubrieron que los materiales volc¨¢nicos que usaban reaccionaban con el agua como lo hace hoy el cemento Portland. De hecho, como escribi¨® Plinio el Viejo, aquel hormig¨®n mejoraba con la exposici¨®n al agua marina.

Jackson y un grupo de colegas han usado tecnolog¨ªas muy avanzadas para analizar muestras tomadas del interior de la estructura de dos puertos romanos y un espig¨®n construidos entre el siglo I antes de nuestra era y el siglo I de esta. Las escanearon con microscopio electr¨®nico, con el sincrot¨®n que tiene el Laboratorio Nacional?Lawrence Berkeley (EE UU) y la t¨¦cnica de espectroscopia Raman. Las piedras revelaron todos sus secretos.

"Pudimos identificar los diferentes minerales y las enigm¨¢ticamente complejas secuencias de cristalizaci¨®n a escala microsc¨®pica", cuenta Jackson. Seg¨²n los resultados de su investigaci¨®n, publicada en la revista especializada, American Mineralogist, la cal, expuesta al agua marina, reaccion¨® con las cenizas volc¨¢nicas usadas en la mezcla de forma muy r¨¢pida. Pero lo que han comprobado tambi¨¦n es que, tras agotarse la cal, se inici¨® una segunda fase mucho m¨¢s lenta.

Ahora los protagonistas son dos minerales que ni hab¨ªan sido descubiertos en tiempos de los romanos, la tobermorita y la phillipsita. En el hormig¨®n marino romano, estos minerales forman finas fibras y placas que lo hacen m¨¢s resistente y menos susceptible a la fractura. La tobermorita fue descubierta en el siglo XIX. En estado natural ha sido detectada en emisiones de algunos volcanes islandeses y, de forma artificial, tambi¨¦n ha aparecido como subproducto de la reacci¨®n del hormig¨®n usado en los cementerios nucleares con la roca.

Tanto la tobermorita como la phillipsita se usan hoy para elaborar los cementos especiales con los que hacer el hormig¨®n masa (sin armaz¨®n) con el que se levantan los puertos actuales. El problema es que hay que quemar el mineral a muy alta temperatura. "Nadie ha creado tobermorita a 20?, excepto los romanos", comenta Jackson.

Los puertos romanos se constru¨ªan con las mismas cenizas volc¨¢nicas de la regi¨®n de la actual N¨¢poles

Para el profesor de ingenier¨ªa de la construcci¨®n de la Universidad Polit¨¦cnica de Valencia (UPV), V¨ªctor Yepes, "el hormig¨®n romano era mejor que el mal hormig¨®n actual pero no superior al buen hormig¨®n". S¨ª reconoce que los romanos encontraron en la naturaleza unos materiales que la ciencia moderna tardar¨ªa siglos en igualar con el descubrimiento del cemento Portland.

Yepes tambi¨¦n reconoce la gran innovaci¨®n de los ingenieros romanos en el uso de materiales puzol¨¢nicos naturales procedentes de la roca volc¨¢nica, "uso que no generaba emisiones de CO2 en su fabricaci¨®n, a diferencia de los actuales". La industria del cemento es responsable del 5% de las emisiones de CO₂ que est¨¢n detr¨¢s del cambio clim¨¢tico. Aunque en todo el ciclo de vida del hormig¨®n, buena parte de esas emisiones son de nuevo capturadas en un proceso de carbonataci¨®n que sufren las estructuras.

Si se pudiera recrear la reacci¨®n fr¨ªa del hormig¨®n marino romano, la aportaci¨®n de la industria cementera al calentamiento global se reducir¨ªa de forma significativa. En eso trabajan Jackson y otros, como el Departamento de Energ¨ªa de EE UU. Aunque se han realizado experimentos en condiciones similares, usando agua de la bah¨ªa de San Francisco, y materiales volc¨¢nicos del oeste de EE UU, el hormig¨®n obtenido a¨²n no tiene las caracter¨ªsticas del romano. Desvelados todos los ingredientes de la f¨®rmula del hormig¨®n romano gracias a la tecnolog¨ªa moderna, Jackson reconoce que lo que no han resuelto es "la preparaci¨®n de las materias primas y los procedimientos".