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Cementos sostenibles a partir de residuos de construcción y demolición

Investigación

Cementos sostenibles a partir de residuos de construcción y demolición

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y de distintas instituciones españolas han optimizado un ‘cemento ecológico’ fabricado con residuos de construcción y demolición. Los resultados aportan una solución a la neutralidad del CO2 prevista para el año 2050.

22/07/2021 UCCUAM
Imágenes de microscopía electrónica que muestran la morfología de los geles CSH.

Morfología de los geles CSH como productos de reacción, obtenida mediante microscopía electrónica, con diferentes mezclas de residuos y vidrio. A) Mezcla de residuo rico en sílice con vidrio en proporción 1:2. B) Mezcla de residuo rico en carbonato con vidrio en proporción 1:1. C) Mezcla de residuo rico en sílice con vidrio en proporción 1:2 al cabo de 90 días de reacción. D) Mezcla de residuo rico en carbonato con vidrio en proporción 1:2 al cabo de 90 días de reacción. / UAM

La producción de cemento contribuye al potencial calentamiento global, expulsando a la atmósfera cerca del 7% de las emisiones de CO2. Por esta razón, las adiciones puzolánicas juegan un papel importante en la fabricación de cementos de menor contenido en clínker, como los Residuos de Construcción y Demolición (RCDs), dado el gran volumen de estos generado en Europa, que alcanza hasta el 40% del total de residuos generados.

La legislación de la Unión Europea establece que el 70% de estos residuos deben tratarse para su reutilización, reciclado o recuperación. Pero la verdad es que en la actualidad se recicla menos del 50% de estos residuos.

Para conseguir el objetivo propuesto por la UE, un equipo español multidisciplinar ha optimizado un green cement, o ‘ecocemento’ híbrido elaborado con mezclas de residuos de hormigón y vidrio laminar, procedentes de RCDs, como futuras puzolanas alternativas a las tradicionalmente utilizadas en la fabricación de los cementos comerciales.

El trabajo, publicado en Cement and Concrete Research, se enfoca en la reacción de hidratación y naturaleza puzolánica de estos nuevos cementos, sustituyendo proporciones entre 5 y 10 % de cemento por los mencionados residuos.

“Hasta el momento se han identificado en los ecocementos carboaluminatos y geles CSH, además de ettringita y portlandita, todos compuestos similares a los que se desarrollan en un cemento comercial OPC Tipo I”, explica la coautora Rosario García Giménez, del grupo de investigación CECEAR de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

“Lo anterior —agrega la investigadora— avala la viabilidad científica de reciclar este tipo de residuos RCDs y utilizarlos como materias primas secundarias en la industria cementera, evitando de esta forma su almacenamiento en plantas de reciclado y/o vertederos”.

Nuevo ecocemento

Al estudiar la morfología de los geles CSH mediante microscopia electrónica de barrido, los investigadores comprobaron que estos productos de la reacción desarrollan formas esponjosas y aciculares que se compactan con el trascurso del tiempo, sirviendo de base para la consolidación temporal de estos ecocementos.

Esto fue confirmado mediante estudios térmicos, análisis de espectroscopía infrarroja y espectrometría de resonancia magnética nuclear.

“Con estas investigaciones se ha desarrollado un nuevo ecocemento en consonancia con recomendaciones medioambientales, como las dispuestas en la Agenda 2030 de las Naciones Unidad o la estrategia española de Economía Circular, aportando así  una solución a la neutralidad del CO2 prevista para el año 2050”, resaltan los autores.

“Estos avances científicos relacionados con el medioambiente han sido posibles gracias a la experiencia de un grupo multidisciplinar, consolidado desde hace casi dos décadas y comprometido con establecer las bases científicas y técnicas de nuevas rutas para reutilizar residuos industriales de distinta naturaleza: lodos papeleros, estériles de carbón, lodos de depuradora de agua potables, agroindustriales, entre otros; así como materias primas secundarias para la fabricación, en un futuro próximo, de nuevos ecocementos de menor contenido en clínker, de bajo CO2 y más sostenibles, concluye García Giménez.

El trabajo lo firman Raquel Vigil de la Villa y Rosario García Giménez (grupo de investigación CECEAR de la UAM y Geomateriales – Unidad asociada al CSIC); Moisés Frías (Instituto Eduardo Torroja - IETcc-CSIC); Sagrario Martínez Ramírez (Instituto de Estructura de la Materia-IEM-CSIC); Lucía Fernández Carrasco (Universidad Politécnica de Barcelona), junto a Iñigo Vegas y Jaime Moreno (Tecnalia Research & Innovation). El trabajo hace parte de un proyecto nacional coordinado por el doctor Moisés Frías (RTI2018-097074-B-C21-22) y financiado por el MICIU, AEI y Fondos Feder.

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Referencia bibliográfica:

Frías, M., Martínez-Ramírez, S., Vigil de la Villa, R., Fernández-Carrasco, L., García, R. 2021. Reactivity in cement pastes bearing fine fraction concrete and glass from construction and demolition waste: Microstructural analysis of viability. Cement and Concrete Research 148, 106531.

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