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Ingeniería

El hormigón verde

Residuos agrícolas pueden ayudar a disminuir el uso de cemento y reducir las emisiones de CO2

léo ramosLas cenizas del bagazo de caña, de la cáscara de arroz y los residuos de la industria cerámica pueden entrar en la preparación del hormigón y disminuir la cantidad de cemento en la elaboración de ese producto. La reducción del uso y la consiguiente limitación de su industrialización constituyen un factor importante para el ambiente pues, además de aprovechar esos materiales que muchas veces son de difícil descarte y reutilización, contribuyen a disminuir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera. La industria cementera es responsable de un 7% de las emisiones de CO2 en el mundo. Según datos utilizados por el Painel Intergubernamental de Cambios Climáticos (IPCC, por su sigla en inglés), por cada tonelada (t) de cemento producido va a parar a la atmósfera 1 t de CO2.

“En Brasil ese dato corresponde a 0,67 t, pues parte de la materia prima que se usa en el país para la producción de cemento se obtiene con el aprovechamiento de la escoria (arcilla separada del material ferroso) de los altos hornos de las siderúrgicas, y la matriz energética, o la energía eléctrica gastada en el proceso, es renovable, proveniente de las hidroeléctricas”, explica el profesor Romildo Toledo Filho, de la Coordinación de los Programas de Posgrado de Ingenierías (Coppe) de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), coordinador del equipo que desarrolló estudios para la incorporación de los residuos al cemento. En el 2007 se produjeron 44 millones de t de cemento en Brasil que resultaron en 29,4 millones de t de CO2. Toledo estima que con la incorporación de los residuos será posible reducir las emisiones brasileñas en casi 6 millones de t, al sustituir un 20% de la producción de cemento.

Los datos analizados por el grupo del Coppe indican la existencia de alrededor de 10 millones de t de residuos disponibles para la utilización por parte de la industria del cemento. Entre 1,5 y 2 millones son de cenizas de la quema del bagazo de caña que sobran de las calderas y los generadores para la producción de energía eléctrica para el abastecimiento de los propios centrales. “Las cenizas del bagazo son ricas en sílice amorfo, diferente de la forma cristalina encontrada, por ejemplo, en la arena. En la forma amorfa, puede reaccionar, a temperatura ambiente, con el hidróxido de calcio, uno de los productos de hidratación del cemento”. Esa misma estructura es encontrada en la cáscara de arroz calcinada. De cada 1t de arroz cosechada, sobran 200 kilos de cáscara. En Brasil, la producción alcanzó 11 millones de t de arroz en la cosecha 2006-2007, por ende se produjeron 2,2 millones de t de cáscara. “Tanto la ceniza del bagazo de caña como la de la cáscara del arroz, para integrar el concreto, deben pasar por un proceso de micronización en que el material es reducido a partículas mucho menores.”

léo ramosLa industria brasileña de cerámica produce aproximadamente de 5 a 6 millones de t de residuos en la producción de tejas, ladrillos y pisos. Ese material, después de calcinado y molido, puede sustituir hasta un 20% del total de cemento. Un estudio específico sobre el aprovechamiento de los residuos de esa industria fue realizado por el grupo de la Coppe y presentado en la edición de septiembre de 2007 de la revista científica Cement and Concrete Research. Otro producto no aprovechable que surge como alternativa, pero alcanza un índice menor de sustitución del cemento, de un 5% a 10%, son las cenizas resultantes del lodo sanitario quemado obtenidas de las estaciones de tratamiento de basura sólida urbana.

El concreto de desarrollo sostenible es fruto de las preocupaciones demostradas tanto en el IPCC como en los mecanismos de desarrollo limpio presentados en el Protocolo de Kyoto, y aparece en momentos en que crece el consumo de cemento en el mundo, principalmente en China, que utiliza un 43% del cemento mundial. “Cálculos de investigadores del área, basados en el crecimiento de los grandes países emergentes, indican que, si el consumo de cemento es de 2,5 mil millones de t por año, él saltará para 6,5 mil millones de t en 50 años, porque es, y continuará siendo, el material más usado del mundo en infraestructura”, dice Toledo.

Elemento vinculante
El principal problema de la industria del cemento es la liberación de CO2 durante la quema del carbonato de calcio (CaCO3) para transformarlo en óxido de calcio, que representa un 65% de la composición del cemento. También entran como ingredientes el óxido de hierro, el aluminio y el yeso. El cemento funciona como elemento vinculante entre los componentes del concreto, como el agua, la arena y la piedra.

La incorporación de los residuos aún no tiene perspectivas de ser absorbida por la industria del cemento. “Nuestro trabajo es académico y apunta a la búsqueda de soluciones. Cabe a la industria implementar dichas soluciones”. La región sudeste es el mayor centro consumidor de cemento y también el mayor productor de residuos. “En este momento estamos realizando un estudio para identificar las áreas productoras de ceniza de bagazo y cáscara de arroz, de la industria de cerámica y donde se ubican las fabricas de cemento. Al final tendremos un mapa que podrá facilitar la parte logística de aprovechamiento de residuos.

léo ramosLa importancia de los estudios realizados en la Coppe puede medirse por una noticia divulgada recientemente en el periódico francés Le Monde (13 de marzo). Varias fábricas de cemento del mundo están desarrollando soluciones para disminuir la producción de cemento y la consecuente liberación de CO2 en la atmósfera. El grupo francés Lafarge, que produjo 135 millones de t de cemento en 2007, ha logrado disminuir en un 16% las emisiones de dióxido de carbono de un total de 20% previsto entre 1990 y 2010. Además de fábricas ultramodernas y de mejor desempeño, incluso en China, Lafarge, al igual otras fábricas de cemento, está disminuyendo el uso de combustibles fósiles para calentar los enormes hornos en donde se elabora el cemento. Para ello, las industrias utilizan diversos aceites usados, disolventes, neumáticos, plásticos, cáscara de nuez de palmeras de la Malasia y cáscara de arroz de las Filipinas, en Asia, la cáscara de café de Uganda en África, además de harina animal.

La empresa francesa también introdujo en la fabricación del cemento, en la sustitución de parte del carbonato de calcio, las cenizas de las centrales termoeléctricas y las escorias provenientes de centrales siderúrgicas.

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