Polvo de hormigón reciclado

Polvo de hormigón reciclado

Polvo de hormigón reciclado es un nuevo material para alcanzar la carbono-neutralidad en la industria del cemento y hormigón

Aunque su uso se había descartado por su alta absorción, el polvo de hormigón reciclado -la fracción más fina del hormigón reciclado de residuos de demolición- permitiría la producción de cemento y hormigón carbono-neutral, gracias a esta cualidad. Si bien en Europa ya se está ensayando la capacidad de captura de CO2 de este subproducto, en Chile las investigaciones recién están analizando el potencial de este nuevo reciclado del hormigón.

Hasta hace pocos años, la fracción sólida de los residuos de demoliciones -por ejemplo, el hormigón endurecido- solía destinarse directamente a rellenos sanitarios, desaprovechando las oportunidades y beneficios que estos elementos podrían brindar, especialmente en materia medioambiental.

Por una parte, el reciclaje de hormigón desde este tipo de residuos para la fabricación y producción de áridos reciclados de hormigón permite disminuir un porcentaje importante de la extracción de materias primas naturales para la producción del material, el segundo más consumido por el hombre, después del agua.

Además, la producción de áridos reciclados de hormigón permite incorporar aspectos de la Economía Circular dentro del ecosistema de la producción del material, lo que resuena directamente y de manera positiva en el impacto que la industria del cemento y hormigón tienen en el medioambiente, ya que, junto con reducir el uso de materias primas, se hace cargo de residuos cuyo destino final eran rellenos sanitarios y que, con este tipo de producto, adquieren nueva vida.

Sin embargo, los áridos reciclados de hormigón no son el único producto derivado de los residuos de demolición. Otro del que también se está hablando -y que, en la actualidad, países como Inglaterra y Alemania ya están incorporando en sus plantas cementeras a modo de piloto- es la pasta de hormigón o cemento reciclado.

¿Pasta de hormigón reciclado? La denominación de esta fracción fina

“Más que pasta, nosotros le llamamos más bien polvo de mortero, cemento o de hormigón reciclado”, aclaró Viviana Letelier González, Doctora en Ingeniería de Materiales, de Aguas y del Terreno de la Università politecnica delle marche (Italia) y académica del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles de la Universidad de la Frontera en Temuco, UFRO, Región de la Araucanía.

Así, la composición de este elemento está dada por su nombre. “Es, efectivamente, una mezcla entre partículas de cemento hidratado, un muy pequeño porcentaje de partículas de cemento no hidratado que no reaccionaron e inertes que, en este caso, serían pequeñas partículas de arena o filler”, explicó la Doctora.

“Inicialmente, en el reciclaje del hormigón se comenzó hablando de reutilizar la fracción gruesa, sobre los 5mm. Entonces, para nosotros, todo lo que está por debajo de los 4mm representa el ‘residuo del residuo’ y a nivel científico, las investigaciones están súper concentradas en esa fracción porque ahí está el gran desafío sobre cómo lograr esta reincorporación de finos y, más aún, del polvo, que vendría siendo lo más fino”, subrayó.

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La académica comentó que, si bien en la actualidad se está haciendo mención y uso de este nuevo subproducto de los residuos de demolición, su uso es posible rastrearlo hace unos 15 años. “En Brasil, al menos, ya existía una cementera que contaba con una patente y ellos reutilizaban sus propios polvos de cemento para reincorporarlo nuevamente como material cementicio”.

El gran “inconveniente”: la capacidad de absorción del polvo de hormigón reciclado

Si bien ese dato es relevante, la académica puntualiza que las primeras investigaciones demostraron que el polvo de hormigón reciclado presenta ciertos inconvenientes a la hora de reincorporarlo a al ecosistema productivo.

“Tiene un problema (el polvo de hormigón reciclado) y es que es súper absorbente. De los 5 mm para abajo, el material es principalmente mortero, entonces, si en los áridos reciclados gruesos se obtienen absorciones en torno al 7%, en el caso del material bajo 5 mm llegamos hasta el 13% a veces o más. Por su parte el polvo de pasta de cemento, presenta absorciones sobre el 17%, o sea, es muy alto el porcentaje de absorción y, por lo tanto, de porosidad y todo lo que conlleva”, detalló.

Pese a este gran porcentaje de absorción, la reutilización de este polvo va por otro derrotero. “Lo beneficioso que tiene este polvo es que se puede reactivar a temperaturas menores a los 1.000°C. En efecto, se pueden utilizar temperaturas de 800°C, 600°C y volver a recuperar algunas propiedades puzolánicas. En definitiva, es como hacer el camino inverso: una vez que lo hidrataste, lo llevas a la deshidratación y entre 600°C y 800°C, ya se puede reutilizar como reemplazo de un porcentaje de cemento”, destacó.

La Dra. Letelier mencionaba el ejemplo de una cementera en Brasil donde realizaron ese proceso con el polvo de hormigón reciclado. Asimismo, en los meses de mayo y julio de 2023, se dieron a conocer nuevas iniciativas en el Reino Unido y Francia, respectivamente, vinculadas al uso de del polvo o pasta de hormigón reciclado.

Un potente elemento para capturar CO2

Como mencionaba la Doctora Letelier, la gran capacidad de absorción del polvo de hormigón reciclado, si bien genera un inconveniente a la hora de su reutilización como árido, posee un aspecto más que positivo en lo medioambiental: es capaz de absorber mayores cantidades de CO2 que el árido reciclado de hormigón, por ejemplo. “Tiene hasta 5 veces más capacidad que la fracción fina, por ejemplo. Entonces, no es menor lo que pueda absorber como CO2 para poder reincorporarlo dentro del proceso como un material suplementario del cemento”, explicó.

Esto hizo que las investigaciones tanto en el Reino Unido como en Francia, y otras que se están realizando en países del norte de Europa y China, se enfoquen precisamente en esta aplicación del polvo de hormigón reciclado: la de absorber CO2 directamente de la producción de cemento. Por ejemplo, en el Reino Unido, se utilizó el polvo de hormigón reciclado a modo de prueba en una planta, logrando absorber o capturar 1,5 toneladas de CO2 en sólo 20 minutos.

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En ese sentido, la académica destaca los claros beneficios medioambientales que el polvo o pasta de hormigón reciclado posee. Sin embargo, aclara que, dependiendo de su uso, “existen otros beneficios. Por ejemplo, no utilizarlo como cemento y sí como filler. Si se utiliza así, tiene también este beneficio de poder aportar a la microestructura o a densificar la microestructura y, por lo tanto, mejorar todas las propiedades que conlleva, por ejemplo, las propiedades mecánicas y de durabilidad. Así, su uso como filler también es interesante porque tiene un doble efecto: gana en resistencia, como densifica la matriz cementicia”.

Respecto a las tasas de reemplazo, la profesora declaró que ésta no debe pasar del 20% cuando se utiliza como material suplementario del cemento. “Cuando se quiere reutilizar como filler, esta tasa de reemplazo es distinta. Distintos investigadores, de diversas universidades, estamos tratando de comenzar esta línea e investigar este porcentaje máximo como reemplazo de filler para poder utilizarlo en las nuevas tendencias del hormigón: impresión 3D, hormigones autocompactantes, que en la práctica están utilizando altas dosis de cemento para compensar el requerimiento de filler”.

“Con esto -agregó la académica- se puede disminuir la cantidad de cemento y utilizar algún tipo de residuo que se comporte como filler. Cuando este residuo es polvo de mortero, el cual se ha sometido a un proceso de carbonatación acelerada, se incorpora como material de CO2 prácticamente negativo, ayudando a que el producto final se acerque a la carbono neutralidad”.

¿Qué pasa en Chile? Investigación con polvo de hormigón reciclado

Como menciona la Doctora Letelier, si bien en el mundo ya se está comenzado a utilizar el polvo de hormigón reciclado como material suplementario del cemento, en nuestro país la investigación respecto a este subproducto del residuo de demolición aún se encuentra en fase de desarrollo.

En ese sentido, destaca que tanto en la UFRO como académicos de la Pontificia Universidad Católica de Chile se encuentran “trabajando en una recuperación o la capacidad de absorber CO2 de este material. Y, de la misma forma, tanto nosotros como en su momento Mauricio López, de la PUC, estuvimos trabajando en la reactivación del cemento a través de la temperatura”.

Esto ya que, como mencionó antes la profesora Letelier, la temperatura de deshidratación del polvo de hormigón es entre 600°C a 800°C, temperaturas menores a las de un horno cementero tradicional, “que están dentro del rango de los 1.400°C. Entonces, al disminuir a los 800°C, genera un ahorro importante en términos energéticos”, comentó la Doctora.

Además de estas investigaciones, destaca también las mencionadas que se relacionan con la capacidad de absorción de CO2 por parte del polvo de hormigón reciclado. En ese sentido, la académica de la UFRO explicó que el proceso de carbonatación tanto para el polvo de hormigón reciclado como para los áridos reciclados de hormigón -investigación en la que también participa- es exactamente el mismo y que, en ese sentido, estos materiales aportan a generar elementos de Economía Circular en el sector de la construcción con hormigón.

“La diferencia -puntualizó- es que, en este momento, normativamente se va a autorizar el uso de áridos y no de finos. En finos, todavía estamos a niveles incipientes de investigaciones. Entonces, si tú me dices cuál captura más, captura mucho más el fino, pero el fino todavía debe pasar por todo un proceso de validación a nivel nacional para poder ser autorizado, normativamente hablando”.

Un avance para alcanzar la carbono-neutralidad al 2050

Dadas las características que posee el polvo de hormigón reciclado y su capacidad de absorción -en especial, para capturar CO2- es que la Doctora Letelier considera que este subproducto, así como otros, pueden jugar un rol fundamental en lograr los compromisos de carbono-neutralidad que se impuso la industria del cemento y hormigón para el año 2050.

“Hay que tener en consideración que la captura y utilización del CO2, dentro de las acciones comprometidas para la carbono-neutralidad, alcanza cerca de un 37% de las iniciativas y es la iniciativa con mayor participación para este logro. Después hay otras 7 que aportan para alcanzar esa meta, pero la más importante es la captura y utilización de CO2. Entonces, especialmente en los países más industrializados, están dirigiendo sus investigaciones y esfuerzos para lograr avances dentro de la captura y utilización de CO2”, explicó.

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Asimismo, dada la importancia que tiene la captura de CO2 en la meta de alcanzar la carbono-neutralidad al año 2050, la académica considera que aún se debe trabajar en la introducción de estrategias que apunten hacia ese camino y que, en ese sentido, las investigaciones locales, ya sea trabajando con el polvo de hormigón reciclado u otros residuos, apuntan a lograr una transferencia que permitan a la industria local adoptar estas tecnologías en sus producciones.

“Lo que hacemos los investigadores, a nivel país, es analizar estas nuevas tecnologías y las adaptamos de formas más eficientes para poder incorporarlas en la industria a nivel nacional”, destacó.

Incentivos adecuados para incorporar al polvo de hormigón reciclado en la producción

La profesora Letelier cree que, en el caso del polvo de hormigón reciclado, aún se deben dar pasos decididos para su implementación, ya que esto implicaría inversiones para aprovechar esa fracción fina. “Uno de los problemas que se tienen ahora son los hormigones de retorno, donde sería fácil poder recuperar este material fino”, comentó. Por ejemplo, la Doctora ve en los lodos que quedan después del lavado de los camiones mixer una posibilidad para recuperar ese material

Sin embargo, a su juicio se necesitan solicitudes a niveles sectoriales para que este subproducto en particular comience a incorporarse dentro del ecosistema productivo. “Que las licitaciones o las solicitaciones por sectores, o especificaciones sectoriales, pidan que el hormigón incorpore en forma correctamente limitada algún tipo de elemento de circularidad sin afectar las propiedades mecánicas y de durabilidad del material”, subrayó.

En ese sentido, considera que los principales incentivos para incorporar estas tecnologías de captura de CO2 -incluyendo el uso del polvo de hormigón reciclado- deben venir desde nivel gubernamental. “En algún momento, van a tener que jugar no sólo la industria, sino también, los otros actores para promover y comenzar la transferencia tecnológica que permitan el uso de este tipo de innovaciones”, puntualizó.

Siguiendo esa línea, la profesora Letelier destacó el papel de instituciones como el Centro de Innovación del Hormigón de la Universidad Católica, quienes son especialistas en materia de investigación tanto en estas como en otras innovaciones vinculadas al desarrollo del hormigón.

“Dentro del Centro del Hormigón se está trabajando efectivamente en el área de descarbonización de la industria del hormigón, proponiendo éste y otros tipos de soluciones lideraadas por otros investigadores, como los cementos eléctricos, por ejemplo. Entonces, hay distintas alternativas en las que se puede avanzar en esta materia”, dijo.

Avance en la implementación de áridos reciclados de hormigón con CO2

Una de las investigaciones en las que participa la Doctora Letelier es la que desarrolló áridos reciclados de hormigón que incorporan CO2 gracias al desarrollo de procesos químicos que permitan su encapsulamiento en el material. Este nuevo tipo de árido reciclado se testeó como base de un tramo de 100 metros lineales de la denominada Carretera de la Fruta, ruta que abarca a las regiones de Valparaíso, Metropolitana y del Libertador General Bernardo O’Higgins.

Foto: Faena de incorporación del árido reciclado de hormigón con CO2 como subbase en tramo de la Carretera de la Fruta. Crédito: Gentileza Centro de Innovación del Hormigón UC.

La académica calificó como muy positivo el resultado del ensayo. “Teníamos el desafío de utilizar un 100% de áridos reciclados provenientes de hormigón y cumplir con las especificaciones para bases del Manual de Carreteras. Entonces la calidad de árido reciclado y el contar con un material no contaminado fueron aspectos muy importantes, que nos permitieron obtener las propiedades requeridas por el Manual”.

Uno de los aspectos en los que hubo que trabajar para este tramo experimental fue el de la granulometría del árido reciclado, el que se solucionó con la incorporación de chancadores que cumplen con las bandas establecidas en el Manual de Carreteras. “En cuanto a las propiedades que debe tener el árido como base, se cumplieron todas las que se establecen en el Manual”, destacó la profesora.

Foto: Árido reciclado de hormigón previo al proceso de perfilado y compactación. Crédito: Gentileza Centro de Innovación del Hormigón UC.

“Estamos bastante contentos, ya que es un hito que para nosotros fue importante, sobre todo, sabiendo que probablemente el uso como base y subbase de carreteras sea una de las utilizaciones más frecuentes de los áridos reciclados o los escombros de hormigón”, destacó. Cabe subrayar que, al utilizarse como base y sub-base de carretera, se puede reemplazar en su totalidad el árido natural por el árido reciclado de hormigón, de ahí la importancia de este ensayo para el equipo liderado por la Doctora Letelier.

Fuente: hormigonaldia.ich.cl