“El reto [en el cemento] es encontrar precursores, y sobre todo activadores nuevos”

Los investigadores Francisca Puertas y Manuel Torres han reducido la temperatura de producción del silicato sódico a 80 °C con residuos vítreos para hacer cementos alcalinos más eficientes y sostenibles.

Por Jose Carlos Sánchez

El vidrio de las botellas que terminan en el contenedor verde no tiene por qué convertirse necesariamente en nuevos envases. También puede acabar como cemento. La profesora de investigación del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (Madrid, España) Francisca Puertas pensó que si el vidrio tiene la misma composición química que el activador de los cementos alcalinos (un tipo de cemento elaborado a partir de residuos), ¿por qué no sustituirlo? Una idea para la que contó con el apoyo del investigador posdoctoral Manuel Torres, quien realizó su tesis bajo su dirección y hoy trabaja en el Instituto de Cerámica y Vidrio en Madrid (España).

El proyecto, que comenzó en 2010 y terminó en 2014, ha dejado en el camino una patente y el convencimiento de que su  “activador 100% reciclado” es igual de eficaz que las versiones comerciales existentes. También aseguran que es más eficiente energéticamente y, estiman, económicamente. Sin embargo, la profesora Puertas no tarda en avisar: “Quedan cosas por hacer, por conocer y por investigar”.

Su proyecto buscaba nuevos activadores para los llamados cementos alcalinos. ¿En qué consisten y por qué hacerlo?

Francisca Puertas: [Los cementos alcalinos] no se producen como el cemento normal, sino que se obtienen por el tratamiento con una disolución fuertemente alcalina de materiales de muy distinto tipo, principalmente subproductos industriales y residuos. Escorias de alto horno, cenizas volantes, arcillas activadas… Tienen que ser silicoaluminatos, materiales que contengan silicio, calcio y aluminio. En principio hay un residuo y una solución alcalina, y mezclados como si fueran cemento y agua se utilizan como el portland.

Manuel Torres: De esas disoluciones, la que mejor se comporta en ese tipo de materiales es la del silicato sódico o waterglass, pero lleva una problemática económica y medioambiental bastante importante, como muchas emisiones de CO2. Ahí es donde surge la posibilidad de sustituir ese activador por el residuo de vidrio.

Foto: De izquierda a derecha, la investigadora Francisca Puertas y el investigador Manuel Torres. Crédito: Fotografía de Francisca Puertas por Ángel Sánchez. La imagen de Manuel Torres ha sido cedida por el entrevistado.

Foto: De izquierda a derecha, la investigadora Francisca Puertas y el investigador Manuel Torres. Crédito: Fotografía de Francisca Puertas por Ángel Sánchez. La imagen de Manuel Torres ha sido cedida por el entrevistado.

¿Cómo se realizó la investigación?

MT: Ecovidrio nos suministró cuatro tipos de residuos vítreos. Todos tenían la misma composición química, únicamente cambiaba un poco su color. Un vidrio blanco, un verde, un topacio y luego un mezcla, que fue con el que decidimos trabajar.

FP: Estudiamos diferentes variables para optimizar las condiciones para disolverlo. Necesitamos sustituir el waterglass o silicato sódico. Los cementos activados alcalinamente son más ecoeficientes y sostenibles, pero ese activador [el silicato sódico] también cuesta obtenerlo. Se necesitan 1.000 °C o 1.300 °C, hay emisiones de CO2, hay una sílice… Entonces, si podemos sustituir en parte o en todo ese silicato sódico por otro material que no tenga esas emisiones y esos costes, pues mejor. Y eso es lo que planteamos.

Durante un seminario del Instituto Torroja, se hizo referencia a un 40 % menos de emisiones.

MT: Eso fue una gráfica que hicimos con la comparación entre un hormigón de cemento portland con uno alcalino. Entre las emisiones de CO2 de uno y otro había una diferencia aproximada de un 9%. Estamos hablando de cementos ecológicos, ecoeficientes, y resulta que no hay tanta diferencia. Prácticamente, la totalidad de las emisiones del hormigón portland se debe a la producción del cemento y en el caso de un geopolímero [como los alcalinos], al silicato sódico. La idea es intentar pasar de un 9% a un 40%.

¿Se cumplió esa intención?

FP: No se ha cuantificado de esa manera. Lo que sí se ha demostrado es que la disolución obtenida tras el tratamiento de los residuos vítreos es absolutamente comparable a un waterglass comercial y se obtiene a través de un proceso muchísimo menos costoso en emisiones de CO2 y energía.

¿Pero se ha llegado a medir?

FP: Nuestro objetivo era demostrar que esas disoluciones alternativas basadas en vidrio permitían obtener cementos, morteros y hormigones igual que con un waterglass comercial; y eso sí que se ha demostrado. Su comportamiento es totalmente equivalente desde un punto de vista de prestaciones mecánicas, de estabilidad, de volumen, de durabilidad. Para la valoración energética se podrían hacer números, pero esto ha sido a escala de laboratorio y podríamos cometer algún error.

¿Qué ventajas tiene?

MT: [El silicato sódico] requiere mucho tiempo y sobre todo temperatura. En realidad es un óxido de silicio, un carbonato sódico que se funde. Hay diferentes métodos para obtenerlo, en vía seca y vía húmeda, pero los dos necesitan temperatura por encima de los 1.000 °C, y eso es muy costoso. Nuestro proceso ha trabajado en torno a 80 °C. Además, estamos empleando residuos. Si comparas con un cemento portland, eliminas prácticamente todas las primeras etapas de su producción.

FP: Creo que el reto es intentar encontrar precursores nuevos y sobre todo activadores nuevos. Puede ser que con las cenizas y las escorias tengamos problemas de escasez. Hay que buscar nuevos potenciales precursores y desde luego, nuevos activadores. Y ahí, la reutilización de residuos tanto para uno como para otro es fundamental.

¿Creen que podría llegarse a aplicar en algún momento?

FP: Ojalá. La introducción en España de estos cementos alcalinos desgraciadamente todavía no está. En Reino Unido, por ejemplo, este año ha surgido ya una norma para obligar a utilizarlos. Llevará un tiempo hasta que se desarrollen normativas específicas para este tipo de cementos.

Una vez que ya estén los alcalinos, el siguiente paso es buscar activadores o incluso nuevos precursores. Materiales que te den características cementantes utilizando residuos. El problema ahora mismo es que no existe esa normativa. El tema de los alcalinos está bastante estudiado y a lo mejor la vía que queda es que haya activadores sustitutos.

Fuente:

MIT

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