La fibra de carbono es uno de los materiales más apreciados del momento. Empleada en la fabricación de elementos tan diversos como cuadros de bicicletas de alta gama, chasis de coches de Fórmula Uno o incluso palas de aerogeneradores, ahora este material puede revolucionar el mundo de la construcción, al formar parte de unos ladrillos de nueva generación diseñados en la Universidad de Granada (UGR).
Estos ladrillos han sido diseñados en el Departamento de Mineralogía y Petrología de la UGR, y cuentan con un carácter ecológico, porque emplean residuos de fibra de carbono procedentes de palas de aerogeneradores desechadas.
Cómo son estos ladrillos ‘enriquecidos’ con fibra de carbono
Los nuevos ladrillos que contienen fibra de carbono son más porosos y duraderos frente a la cristalización de la sal. Por otro lado, para su fabricación se emplea una cantidad menor de arcilla, lo que supone un ahorro de esta materia prima no renovables.
Los ladrillos elaborados en el marco de este estudio se han fabricado de manera manual, siguiendo la metodología tradicional. En un esfuerzo por maximizar el aprovechamiento de residuos sin comprometer la consistencia de la mezcla arcillosa, se ha incorporado el 5% y 10% en peso de polvo de fibra de carbono, ya que una adición mayor dificultaría el correcto amasado teniendo en cuenta la ligereza del residuo en relación con su volumen. Una vez secos, los ladrillos se cocieron a 800, 950 y 1100ºC.
Se realizaron diferentes técnicas analíticas para determinar la influencia de la fibra de carbono en la calidad de los ladrillos, desde la determinación de la importancia de los tamaños de partícula de las fibras y del material arcilloso, hasta el análisis microtextural mediante microscopía electrónica de alta resolución, mostrando resultados muy relevantes.
Mejora de la conductividad térmica y mayor durabilidad
La investigación ha revelado, por ejemplo, que la fibra de carbono proveniente de las palas de los aerogeneradores contiene además resinas y compuestos termoplásticos. Durante el proceso de cocción de los ladrillos, estos elementos y parte de las fibras se consumen, generando microporos y mejorando significativamente la conductividad térmica de las piezas cerámicas.
El uso de fibra de carbono como aditivo en la producción de ladrillos es, además, una alternativa menos perjudicial en cuanto a contaminación atmosférica comparada con otros métodos de «reducción de residuos» empleados en la industria eólica, como la incineración, la pirólisis o el reciclaje químico.
En términos de durabilidad, la investigación ha permitido observar que los ladrillos cocidos a 950 y 1100°C con fibra de carbono experimentan la menor pérdida de material en comparación con los ladrillos elaborados solamente de arcillas, demostrando así una mayor resistencia al ataque de la sal y una mayor durabilidad. Este hallazgo revela además la capacidad de la fibra de carbono para mejorar la resistencia estructural de los ladrillos en condiciones ambientales agresivas, consolidando su posición como una opción duradera en la construcción sostenible.
El proceso de añadir fibra de carbono a la mezcla de arcilla determina también cambios parciales en la mineralogía de los ladrillos. En particular, se observa una disminución significativa en la concentración de hematites a medida que la temperatura de cocción aumenta en las muestras que contienen fibra de carbono. Este fenómeno se atribuye al favorecimiento del desarrollo de un entorno reductor en el horno.
En cuanto al análisis de la textura porosa, se observa que las fibras de carbono tienden a orientarse en la estructura del ladrillo. Este fenómeno puede estar influido tanto por el proceso de amasado y moldeado de los ladrillos en bruto, como por la temperatura de cocción, ya que el cambio de orientación varía en función de la temperatura y dentro de una misma muestra desde el exterior al interior.
Tras el proceso de cocción, se inicia la degradación de las fibras de carbono. Con el aumento de la temperatura, éstas tienden a desvanecerse, dejando una huella cilíndrica, distintiva en la matriz arcillosa.
Los cambios de color derivados de la adición de fibra de carbono no comprometen las propiedades estéticas de los ladrillos. Este aspecto resalta la posibilidad de que estos ladrillos, al mismo tiempo que incorporan fibras de carbono para mejorar su sostenibilidad, mantengan su atractivo visual. Esta dualidad hace de los ladrillos con fibra de carbono una valiosa contribución como materiales de construcción alternativos, promoviendo la sostenibilidad sin sacrificar la estética, una consideración clave en la evolución de la construcción moderna.
Optimización de recursos para un proceso sostenible
Los resultados obtenidos por el grupo de investigación del Departamento de Mineralogía y Petrología de la Universidad de Granada muestran que la integración de fibra de carbono en la producción de ladrillos supone una gran oportunidad para abordar dos aspectos cruciales en la industria de la construcción, en el contexto de la llamada «economía circular». En primer lugar, por la posibilidad de reducir significativamente el consumo de una materia prima no renovable como la arcilla, y en segundo término, porque se presenta como una vía efectiva para la reutilización de la fibra de carbono proveniente de las palas de aerogeneradores que, en la actualidad, se acumulan en los «vertederos» de palas eólicas.
