A veintisiete kilómetros al este de Roma se encuentran los restos de una letrina comunitaria cuyo hormigón ha durado casi 2.000 años. Ha sobrevivido al imperio que lo derramó, a siglos de desgaste e incluso al tercer fracaso consecutivo de Italia en su clasificación para la Copa del Mundo.
Es un recorrido impresionante para un baño, especialmente uno comunitario.
Ahora, esta humilde letrina, parte de la extensa villa del siglo II del emperador Adriano en Tívoli, está ayudando a los científicos a desentrañar uno de los misterios favoritos de la ingeniería: por qué el hormigón romano ha perdurado durante milenios. Un estudio publicado esta semana en Science Advances ofrece la imagen más clara hasta el momento de cómo el material continuó cambiando (y fortaleciéndose) mucho después de ser vertido.
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Los investigadores han atribuido durante mucho tiempo la extraordinaria durabilidad del hormigón romano a una ingeniosa pieza de química antigua. Los constructores mezclaron cal con ceniza volcánica, lo que provocó reacciones minerales que persistieron a medida que el hormigón envejecía. “Se puede pensar que los romanos usaban volcanes para mejorar su concreto, mientras que nosotros usamos hornos de cemento de alta temperatura”, dice Maria Juenger, que estudia el cemento y los materiales de concreto en la Universidad de Texas en Austin y no participó en la investigación.
En 2023, investigadores del MIT y de otros lugares propusieron que los trozos blancos brillantes esparcidos por el hormigón romano (conocidos como clastos de cal y descartados durante mucho tiempo como evidencia de una mezcla incompleta) podrían ayudar a explicar las propiedades de autocuración del material. Cuando se forman grietas, el agua disuelve el material rico en calcio de los clastos, que luego recristaliza como carbonato de calcio, sellando la fractura.
Estudiar esa química en el hormigón antiguo requiere una muestra que nadie haya reparado o restaurado en el camino, un bien escaso en ruinas atendidas por generaciones de conservadores.
Los investigadores tenían una ventaja particular.
“Nadie restaura una letrina”, afirma Paulo JM Monteiro, ingeniero civil de la Universidad de California, Berkeley, y autor principal del nuevo estudio. “Así que el material permaneció intacto durante diecinueve siglos, ejecutando silenciosamente un experimento que nadie vivo podría iniciar”.
Monteiro y sus colegas, dirigidos por Xiaohong Zhu de la Universidad Tecnológica de Beijing, utilizaron imágenes de rayos X de alta resolución, microscopía electrónica y análisis químicos para mapear los minerales de carbonato dentro del hormigón antiguo a escalas de hasta decenas de nanómetros. Ese proceso se llama carbonatación, en el que el dióxido de carbono del aire se filtra en el hormigón y reacciona con compuestos ricos en calcio, dejando calcita, un mineral cristalino duro. Los escaneos del equipo revelan calcita entretejida a través del material, llenando los poros y uniendo sus componentes.
Una exploración de rayos X (izquierda) y reconstrucciones en 3D (centro y derecha) muestran la estructura interna de un fragmento de hormigón romano de sólo 20 micrómetros de ancho. La red en forma de red está compuesta predominantemente de calcita.
Zhu et al., Science Advances (2026), CC BY 4.0. Recortado de la Fig. 6D.
“Se había sospechado anteriormente que la calcita era una fase aglutinante importante en el hormigón del interior de Roma”, dice Monteiro. “La novedad es que ahora podemos ver cómo se une”.
El estudio, en efecto, otorga a los carbonatos un ascenso.
“Esto refuerza la idea de que los carbonatos son más dinámicos en estos sistemas y desempeñan un papel fundamental, no marginal”, dice Admir Masic, científico de materiales del MIT cuyo grupo dirigió el trabajo sobre los clastos de cal.
Si esos conocimientos pueden mejorar el hormigón moderno es menos sencillo.
“El elefante en la habitación es el acero”, dice Juenger. A diferencia del hormigón romano, la mayoría del hormigón moderno está reforzado con barras de acero. El hormigón fresco es lo suficientemente alcalino como para proteger el metal del óxido, pero la carbonatación reduce gradualmente su pH y debilita esa protección. “La misma reacción que silenciosamente fortaleció el hormigón romano es una lenta amenaza para el nuestro”, dice Monteiro.
Al mismo tiempo, los ingenieros están cada vez más interesados en la carbonatación controlada, que puede encerrar el dióxido de carbono en forma mineral, algo nada pequeño para una industria cuyo ingrediente clave, el cemento, representa alrededor del 8 por ciento de las emisiones globales de carbono. Los autores del artículo advierten que no se deben esperar rápidos avances climáticos a partir de una reacción que, en la Villa Adriana, duró siglos. “Por lo tanto, los ingenieros modernos se enfrentan a un delicado acto de equilibrio entre durabilidad y sostenibilidad”, afirma Monteiro. “Esperamos que nuestras técnicas puedan ayudar a optimizar ese equilibrio”.
De vuelta en Tivoli, continúa el largo experimento de la letrina.
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