Ciencia

Investigadores de la UJA determinan la viabilidad y sostenibilidad de nuevos materiales elaborados a partir de residuos industriales del olivo y la cerámica

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La utilización de estos nuevos geopolímeros puede ayudar a reducir significativamente tanto las emisiones de dióxido de carbono, como el empleo de materias primas.

Los investigadores de la Universidad de Jaén Francisco Antonio Corpas Iglesias, Juan María Terrones-Saeta, Jorge Suárez Macías, Raúl Carrillo Beltrán y María Bertoya Sol, miembros del grupo Ingeniería de Materiales y Minera (TEP-222) en la Escuela Politécnica Superior de Linares, han determinado la viabilidad de un material totalmente elaborado a partir de chamota, un residuo de la industria cerámica, y de cenizas volantes de biomasa de olivo.

A través de este estudio, titulado ‘Nuevos geopolímeros a partir de subproductos industriales: cenizas volantes de biomasa de olivo y chamota como materias primas’ , publicado por la revista internacional ‘Materiales de construcción y Edificación’ de Elsevier, demostraron que su uso puede ayudar significativamente a reducir tanto las emisiones de dióxido de carbono como el empleo de materias primas (incluyendo su huella de carbono en extracción y procesamiento), a la vez que soluciona un problema de residuos.

El equipo investigador realizó una caracterización cerámica típica desde el punto de vista mecánico y físico, con el objetivo de explorar su potencial como material de construcción, de tal manera que se pueda reutilizar este residuo, actualmente sin uso, y reducir las operaciones de extracción de arcilla. Basándose en los resultados de las pruebas obtenidas, las muestras de aglomerante mostraron propiedades mecánicas prometedoras con resistencias a la compresión de más de 50 MPa (megapascales), lo que condujo a materias primas sostenibles para cerámicas tradicionales en ciertas aplicaciones.

Así, el objetivo de este estudio fue diseñar un material sostenible como alternativa a las industrias cerámicas tradicionales, eliminando el problema de los vertederos de residuos, reduciendo el consumo de materias primas y energía, y ofreciendo un material sostenible de bajo coste.

“Para promover una construcción sostenible se han de buscar alternativas a la extracción de materias primas, consumo excesivo de energía, reutilización de residuos, y reducción de gases de efecto invernadero (GEI). Existe un gran problema relacionado con la producción anual mundial de ladrillos, la cual se estimada en alrededor de 1.400 mil millones de unidades. Por lo tanto, se requiere una gran extracción de arcilla que puede escasear en el futuro. Además, su proceso de extracción y transporte representa una fuente importante de GEI. Por tanto, el producto final tiene una huella de carbono embebida muy elevada”, señala el doctor de la UJA Francisco Antonio Corpas.

Según los investigadores, el uso de los aglutinantes activados por álcalis (geopolímeros) tiene un enorme potencial para convertirse en una alternativa en estas industrias contaminantes y, por tanto, reducir la huella de carbono. Esto se debe a la reutilización de materiales de desecho industriales y sus propiedades mecánicas mejoradas. Mientras que la industria cerámica requiere temperaturas de entre 850 a 950 grados centígrados, el uso de geopolímeros solo requiere una temperatura máxima de 900 grados, de ahí su importancia en la reducción de GEI.

“Constituyen pues una nueva tendencia para la reducción del consumo de materias primas naturales y la mejora de procesos para la sostenibilidad de la construcción, creando nuevos materiales sostenibles en el ámbito de la ingeniería circular”, apunta los investigadores de la EPS de Linares.

“Otra ventaja que ofrecen los geopolímeros es la reutilización de gran variedad de subproductos de diferentes industrias ricos en minerales Si-Al. Los residuos industriales que se han incorporado en la industria cerámica de fabricación de ladrillos han sido chamotas, cenizas de biomasas, lodos de piedras ornamentales, residuos de la construcción y demolición, lodos de acero y residuos de vidrio. Pero hasta el momento de esta investigación no existía ninguna publicación científica que arrojase la evidencia de preparar un geopolímero completamente a partir de dos residuos: la chamota y la ceniza de biomasa”, señala el profesor Corpas.

Para el desarrollo de este estudio se realizaron muestras de chamota, que es un residuo cerámico obtenido del triturado de piezas defectuosas y/o piezas rotas de arcilla cocida. Las muestras de materia prima se obtuvieron de una fábrica de cerámica para ladrillos perforados para la construcción de edificios, ubicada en Bailen. La chamota se caracteriza por su alto contenido en aluminosilicatos, encontrándose hierro, calcio y elementos básicos (sodio y
potasio) en menores cantidades para ser utilizado como precursor en la formulación de geopolímeros.

Por su parte, en cuanto a la ceniza de biomasa, procedente de la calcinación de la poda de aceituna, se recogieron de una planta de conversión de residuos en energía de biomasa de olivo ubicada en Linares. Las cenizas volantes de biomasa del olivar están compuestas principalmente de potasio y se utilizan para la solución de activación alcalina responsable de generar la geopolimerización.

Los trabajos de investigación mostraron una buena compatibilidad entre ambas materias primas tratadas. Por tanto, el uso de geopolímeros puede ayudar significativamente a reducir tanto las emisiones de dióxido de carbono, como de materias primas (incluyendo su huella de carbono en extracción y procesamiento), a la vez que solucionan un problema de residuos, siendo destacable en el ámbito de los residuos de la biomasa, como se ha demostrado en la
investigación realizada.

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