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Reciclaje de hormigones: enfrentando los desafíos pendientes

Columna del investigador CEDEUS, Ricardo Serpell.

Posteado por Por Gianitsa Corral Fecha 14 de noviembre, 2017

Imagen: Marcelo González

El hormigón es el material de construcción más usado en el mundo. Hoy en día se producen casi 15 mil millones de metros cúbicos al año, -algo más de 2 metros cúbicos por persona-.

Su éxito se debe a que es muy resistente y durable, y a que se puede diseñar a la medida de las necesidades de cada proyecto y a un costo relativamente bajo. Se confecciona con materias primas abundantes en casi todo el mundo -tres cuartas partes del hormigón son piedras y arena, y de la cuarta parte restante la mitad es agua- y hemos acumulado casi 200 años de experiencia haciéndolo.

Pero los grandes beneficios socioeconómicos que nos reporta su uso -en obras como puentes, calles, edificios, puertos, embalses, estanques, torres, colectores, túneles, etc.- vienen acompañados de grandes desafíos ambientales. Se requieren grandes cantidades de materias primas para confeccionar grandes cantidades hormigón, y tanto durante la construcción de las obras, como al final de su vida útil, se generan grandes cantidades de desechos.

Los estudios muestran que en los países en vías de desarrollo los desechos de construcción y demolición de hormigón representan más de la mitad de los residuos industriales sólidos que generan las ciudades.

Consecuentemente, reciclar los desechos de hormigón para producir nuevos materiales de construcción supone enormes beneficios ambientales y económicos. Al igual que en el caso de otros materiales compuestos, el primer paso para reciclar desechos de hormigón y  confeccionar con ellos nuevos hormigones, es separar sus componentes originales: agregados pétreos y cemento hidratado.

La producción de agregados reciclados por chancado de desechos de hormigón se ha venido perfeccionando desde fines del siglo XX, y se practica en muchos países. Sí, también en Chile. Pero la recuperación del cemento hidratado y su transformación en un producto de valor similar al del cemento (componente más costoso del hormigón original) sigue siendo un desafío.

Durante la producción de agregados reciclados se generan residuos finos donde se concentra la mayor parte del cemento hidratado presente en el material original. Estudios recientes han mostrado que a partir de estos residuos es posible obtener materiales similares al cemento mediante un proceso de reactivación térmica.

Con el propósito de avanzar en el desarrollo de una alternativa de reciclaje técnica y económicamente viable para los desechos de cemento hidratado, en el Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción, hemos concluido recientemente, con el apoyo del programa Fondecyt de Conicyt, un proyecto de investigación enfocado en explicar los efectos que los parámetros del proceso térmico tienen sobre el desempeño de los materiales cementicios obtenidos. Para esto, se estudiaron en detalle la composición mineral y las características de la microestructura de materiales cementicios obtenidos en distintas condiciones de proceso, comparándolas con su desempeño como cemento en nuevas mezclas. Los resultados obtenidos permiten optimizar los parámetros del proceso térmico para maximizar el valor del producto y minimizar el consumo energético durante el reciclaje.

Se descubrió que los materiales reactivados se comportan de manera muy similar al cemento convencional, por lo que se pueden utilizar sin modificar significativamente las técnicas que usamos para producir hormigones convencionales. Se descubrió también, que el desempeño del nuevo cemento depende de la concentración presente en él de una forma de alta temperatura del silicato di-cálcico (conocida como alpha’H-C2S), que hasta hoy se suponía inestable a temperatura ambiente.

Los resultados mostraron que este compuesto se forma al calentar el cemento hidratado sobre 600° celsius, y que su concentración crece a medida que aumenta la temperatura, pero solo hasta 800° celsius, ya que a temperaturas mayores se vuelve inestable y su concentración disminuye al enfriarse y volver a temperatura ambiente. Se determinó de este modo, que la temperatura óptima para reciclar el cemento hidratado por reactivación térmica es de aproximadamente 750 °C.

Los cementos reactivados. producidos por el método de reciclaje estudiado en el proyecto. no son perfectos y restan aún muchos desafíos por resolver. No obstante, gracias a este proyecto tenemos hoy certezas adicionales que nos animan a pensar de manera cada vez más optimista en un futuro cercano en el que el hormigón será un material totalmente reciclable.

Composición de un hormigón convencional (diagrama: Ricardo Serpell)

 

Acumulación de desechos de construcción y demolición de hormigones en la periferia de la ciudad (imagen: Ricardo Serpell)

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