Los científicos descubrieron los secretos que mantienen en pie los antiguos edificios romanos y mayas

En la búsqueda de construir mejor para el futuro, algunos buscan respuestas en un pasado lejano.

Los antiguos constructores de todo el mundo crearon estructuras que todavía están en pie hoy, miles de años después, desde los ingenieros romanos que construyeron gruesas barreras marinas de hormigón hasta los albañiles mayas que elaboraron esculturas de yeso para sus dioses y los constructores chinos que levantaron muros contra los invasores.

Sin embargo, decenas de estructuras más recientes ya están a punto de expirar: el hormigón que constituye gran parte de nuestro mundo moderno tiene una vida útil de entre 50 y 100 años.

Un número creciente de científicos ha estado estudiando materiales de épocas lejanas (desmontando trozos de edificios, estudiando textos históricos, mezclando recetas imitadas) con la esperanza de descubrir cómo se han conservado durante milenios.

Esta ingeniería inversa ha revelado una sorprendente lista de ingredientes que se mezclaban en edificios antiguos: materiales como corteza de árbol, ceniza volcánica, arroz, cerveza e incluso orina. Estos complementos inesperados podrían ser clave para algunas propiedades bastante impresionantes, como la capacidad de fortalecerse con el tiempo y “curar” las grietas cuando se forman.

Descubrir cómo copiar esas características podría tener impactos reales hoy en día: si bien nuestro hormigón moderno tiene la fuerza para sostener enormes rascacielos e infraestructura pesada, no puede competir con la resistencia de estos materiales antiguos.

Y con las crecientes amenazas del cambio climático, existe un llamado creciente para hacer que la construcción sea más sustentable. Un informe reciente de la ONU estima que el entorno construido es responsable de más de un tercio de las emisiones globales de CO2, y la producción de cemento por sí sola representa más del 7% de esas emisiones.

“Si se mejoran las propiedades del material utilizando... recetas tradicionales de los mayas o de los antiguos chinos, se puede producir material que se puede utilizar en la construcción moderna de una manera mucho más sostenible”, dijo Carlos Rodríguez-Navarro, patrimonio cultural. Investigador de la Universidad de Granada de España.

Muchos investigadores han recurrido a los romanos en busca de inspiración. Alrededor del año 200 a. C., los arquitectos del Imperio Romano construyeron impresionantes estructuras de hormigón que han resistido la prueba del tiempo, desde la elevada cúpula del Panteón hasta los resistentes acueductos que todavía transportan agua en la actualidad.

Incluso en los puertos, donde el agua de mar ha estado golpeando las estructuras durante años, encontrará concreto “básicamente como estaba cuando se vertió hace 2.000 años”, dijo John Oleson, arqueólogo de la Universidad de Victoria en Canadá.

La mayoría del hormigón moderno comienza con cemento Portland, un polvo que se obtiene calentando piedra caliza y arcilla a temperaturas muy altas y moliéndolas. Ese cemento se mezcla con agua para crear una pasta químicamente reactiva. Luego, se añaden trozos de material como roca y grava, y la pasta de cemento los une formando una masa de hormigón.

Según registros de arquitectos antiguos como Vitruvio, el proceso romano fue similar. Los antiguos constructores mezclaban materiales como piedra caliza quemada y arena volcánica con agua y grava, creando reacciones químicas para unir todo.

Ahora, los científicos creen haber encontrado una razón clave por la cual el concreto romano ha sostenido estructuras durante miles de años: el material antiguo tiene un poder inusual para repararse a sí mismo. Aún no está claro exactamente cómo, pero los científicos están empezando a encontrar pistas.

En un estudio publicado a principios de este año, Admir Masic, ingeniero civil y ambiental del Instituto de Tecnología de Massachusetts, propuso que este poder proviene de trozos de cal que están incrustados en todo el material romano en lugar de mezclarse uniformemente. Los investigadores solían pensar que estos trozos eran una señal de que los romanos no estaban mezclando sus materiales lo suficientemente bien.

En cambio, después de analizar muestras de hormigón de Privernum, una antigua ciudad en las afueras de Roma, los científicos descubrieron que los trozos podrían alimentar las capacidades de “autocuración” del material. Cuando se forman grietas, el agua puede filtrarse en el hormigón, explicó Masic. Esa agua activa las bolsas de cal sobrantes, provocando nuevas reacciones químicas que pueden rellenar las secciones dañadas.

Marie Jackson, geóloga de la Universidad de Utah, tiene una opinión diferente. Su investigación ha descubierto que la clave podría estar en los materiales volcánicos específicos utilizados por los romanos.

Los constructores recolectarían rocas volcánicas que quedaron después de las erupciones para mezclarlas con el concreto. Este material naturalmente reactivo cambia con el tiempo a medida que interactúa con los elementos, dijo Jackson, lo que le permite sellar las grietas que se desarrollan.

La capacidad de seguir adaptándose con el tiempo “es verdaderamente la genialidad del material”, dijo Jackson. “El hormigón estaba tan bien diseñado que se sostiene solo”.

En Copán, un sitio maya en Honduras, intrincadas esculturas de cal y templos permanecen intactos incluso después de más de 1.000 años expuestos a un ambiente cálido y húmedo. Y según un estudio publicado a principios de este año, el secreto de la longevidad de estas estructuras podría estar en los árboles que brotan entre ellas.

Los investigadores aquí tenían un vínculo vivo con los creadores de las estructuras: se reunieron con albañiles locales en Honduras que rastrearon su linaje hasta los constructores mayas, explicó Rodríguez-Navarro, quien trabajó en el estudio.

Los albañiles sugirieron utilizar extractos de árboles locales de chukum y jiote en la mezcla de cal. Cuando los investigadores probaron la receta (recogieron corteza, pusieron los trozos en agua y agregaron el “jugo” del árbol resultante al material) descubrieron que el yeso resultante era especialmente duradero contra daños físicos y químicos.

Cuando los científicos se acercaron, vieron que trozos de material orgánico del jugo del árbol se incorporaban a la estructura molecular del yeso. De esta manera, el yeso maya pudo imitar estructuras naturales resistentes, como conchas marinas y espinas de erizos de mar, y tomar prestada parte de su dureza, dijo Rodríguez-Navarro.

Los estudios han encontrado todo tipo de materiales naturales mezclados en estructuras de hace mucho tiempo: extractos de frutas, leche, cuajada de queso, cerveza e incluso estiércol y orina. El mortero que mantiene unidas algunas de las estructuras más famosas de China, incluidas la Gran Muralla y la Ciudad Prohibida, incluye restos de almidón de arroz pegajoso.

Algunos de estos antiguos constructores podrían haber tenido suerte, dijo Cecilia Pesce, científica de materiales de la Universidad de Sheffield en Inglaterra. Echaban casi cualquier cosa en sus mezclas, siempre que fuera barata y estuviera disponible, y las que no funcionaron hace tiempo que colapsaron.

“Pondrían todo tipo de cosas en la construcción”, dijo Pesce. “Y ahora sólo nos quedan los edificios que sobrevivieron. Entonces es como un proceso de selección natural”.

Pero algunos materiales parecen mostrar más intención, como en India, donde los constructores crearon mezclas de materiales locales para producir diferentes propiedades, dijo Thirumalini Selvaraj, ingeniero civil y profesor del Instituto de Tecnología Vellore de la India.

Según la investigación de Selvaraj, en las zonas húmedas de la India, los constructores utilizaban hierbas locales que ayudan a las estructuras a lidiar con la humedad. A lo largo de la costa, agregaron azúcar moreno, un azúcar sin refinar, que puede ayudar a proteger contra el daño de la sal. Y en zonas con mayor riesgo de terremotos, utilizaron “ladrillos flotantes” superligeros hechos con cáscara de arroz.

“Conocen la región, conocen la condición del suelo, conocen el clima”, dijo Selvaraj. “Así que diseñan un material de acuerdo con esto”.

Los constructores de hoy no pueden simplemente copiar las recetas antiguas. Aunque el hormigón romano duraba mucho tiempo, no podía soportar cargas pesadas: “No se podía construir un rascacielos moderno con hormigón romano”, dijo Oleson. “Se derrumbaría cuando llegaras al tercer piso”.

En cambio, los investigadores están intentando tomar algunas de las especialidades del material antiguo y agregarlas a mezclas modernas. Masic es parte de una startup que intenta construir nuevos proyectos utilizando hormigón “autocurativo” de inspiración romana. Y Jackson está trabajando con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército para diseñar estructuras de hormigón que puedan resistir bien el agua de mar (como las de los puertos romanos) para ayudar a proteger las costas del aumento del nivel del mar.

No necesitamos hacer que las cosas duren tanto como lo hicieron los romanos para tener un impacto, dijo Masic. Si añadimos 50 o 100 años a la vida útil del hormigón, “necesitaremos menos demolición, menos mantenimiento y menos material a largo plazo”.

(con información de AP)