El reciclaje de hormigón es el aprovechamiento de escombros de estructuras de hormigón demolidas . Reciclar es más barato y más ecológico que transportar los escombros en camiones hasta un vertedero . [1] Los escombros triturados se pueden utilizar para grava de carreteras, revestimientos , muros de contención, grava para paisajismo o materia prima para hormigón nuevo. Las piezas de gran tamaño pueden utilizarse como ladrillos o losas, o incorporarse con hormigón nuevo a las estructuras, material llamado urbanita . [2] [3]
El hormigón es un excelente material para construir edificios duraderos y energéticamente eficientes. Sin embargo, incluso con un buen diseño, las necesidades humanas cambian y se generarán posibles residuos. [4]
El hormigón puede considerarse residuo según la decisión de la Comisión Europea 2014/955/UE para la Lista de Residuos bajo los códigos: 17 (residuos de construcción y demolición, incluida la tierra excavada de sitios contaminados) 01 (hormigón, ladrillos, tejas y cerámica) , 01 (hormigón), y 17.01.06* (mezclas de, fracciones separadas de hormigón, ladrillos, tejas y cerámicas que contengan sustancias peligrosas), y 17.01.07 (mezclas de, fracciones separadas de hormigón, ladrillos, tejas y cerámicas distintas de los mencionados el 17.01.06). [5] Se estima que en 2018 la Unión Europea generó 371.910 mil toneladas de residuos minerales procedentes de la construcción y demolición, y cerca del 4% de esta cantidad se considera peligroso. Alemania, Francia y Reino Unido fueron los tres mayores contaminadores con 86.412 mil toneladas, 68.976 y 68.732 mil toneladas de generación de residuos de construcción, respectivamente. [6]
Actualmente, no existe un criterio de fin de residuo para materiales de hormigón en la UE. Sin embargo, diferentes sectores han estado proponiendo alternativas a los residuos de hormigón y reutilizándolos como materia prima secundaria en diversas aplicaciones, incluida la propia fabricación de hormigón. [7]
La reutilización de bloques en su forma original, o cortándolos en bloques más pequeños, tiene un impacto ambiental aún menor; sin embargo, actualmente sólo existe un mercado limitado. Los diseños de edificios mejorados que permitan la reutilización de las losas y la transformación del edificio sin demolición podrían aumentar este uso. Las losas de hormigón alveolares son fáciles de desmontar y la luz suele ser constante, lo que las hace aptas para su reutilización. [4]
Otros casos de reutilización son posibles con piezas prefabricadas de hormigón: mediante demolición selectiva, dichas piezas pueden desmontarse y recogerse para su uso posterior en otras obras. Los estudios muestran que los planes de reconstrucción y remontaje de unidades de construcción (es decir, la reutilización de hormigón prefabricado) es una alternativa para un tipo de construcción que protege los recursos y ahorra energía. Los materiales de construcción especialmente duraderos, duraderos y que consumen mucha energía, como el hormigón, pueden mantenerse en su ciclo de vida durante más tiempo mediante el reciclaje. Las construcciones prefabricadas son la condición previa para construcciones que necesariamente se pueden desmontar. En el caso de una aplicación óptima en la estructura del edificio, se estima un ahorro de costes del 26%, un complemento lucrativo a los nuevos métodos de construcción. Sin embargo, esto depende de varios rumbos a fijar. [8] La viabilidad de esta alternativa debe estudiarse ya que la logística asociada con el transporte de piezas pesadas de concreto puede afectar financieramente la operación y también aumentar la huella de carbono del proyecto. Además, las regulaciones en constante cambio sobre edificios nuevos en todo el mundo pueden requerir estándares de calidad más altos para los elementos de construcción e inhibir el uso de elementos antiguos que pueden clasificarse como obsoletos.
Los desechos de concreto se envían rutinariamente a vertederos para su eliminación, pero el reciclaje está aumentando debido a una mayor conciencia ambiental, cambios en las regulaciones y leyes y beneficios económicos. El hormigón se puede recuperar, triturar y reutilizar como agregado en nuevos proyectos. [4]
La recuperación del hormigón reduce la explotación de recursos y los costes de transporte asociados, y reduce los vertederos. Sin embargo, tiene poco impacto en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que la mayoría de las emisiones se producen cuando se fabrica cemento. En la actualidad, la mayor parte del hormigón recuperado se utiliza para subbases de carreteras y proyectos de ingeniería civil. [9]
Con diferencia, el método más común para reciclar el hormigón seco y endurecido consiste en triturarlo. El material de entrada puede ser hormigón devuelto todavía fresco (húmedo), de camiones de premezclado, residuos de producción en una instalación de producción de elementos prefabricados o residuos de demolición. La fuente más importante son los residuos de demolición, preferiblemente preclasificados después de la demolición. [4] Los sitios de procesamiento específicos generalmente pueden producir agregados de mayor calidad. Los tamices se utilizan para lograr el tamaño de partícula deseado y eliminar la suciedad, las partículas extrañas y el material fino del agregado grueso. [10] [4]
El producto final, agregado de hormigón reciclado (RCA), tiene una forma angular, una superficie más rugosa, una gravedad específica más baja (20%), una mayor absorción de agua y un pH superior a 11; este pH elevado aumenta el riesgo de reacciones alcalinas. [4] La menor densidad de RCA generalmente aumenta la eficiencia del proyecto y reduce el costo del trabajo: RCA produce más volumen por peso (hasta un 15%). [9] Las propiedades físicas lo convierten en el material preferido para aplicaciones como base y subbase de carreteras. Esto se debe a que los agregados reciclados a menudo tienen mejores propiedades de compactación y requieren menos cemento para usos como subbase. Además, generalmente es más económico de obtener que el material virgen. [4]
El hormigón pulverizado puede sustituir al material fundente en los hornos de arco eléctrico . El proceso produce “cemento reactivado” como subproducto. Los hornos necesitan fundente (normalmente cal) para purificar el acero. Si la escoria sobrante se enfría rápidamente al aire, se convierte en cemento Portland . La técnica también reduce significativamente las emisiones de CO2 en comparación con los métodos convencionales. [11]
Las principales aplicaciones comerciales son:
Las aplicaciones desarrolladas para RCA hasta ahora no son exhaustivas, y se desarrollarán muchos más usos a medida que las regulaciones, instituciones y normas encuentren formas de acomodar los desechos de construcción y demolición como materias primas secundarias de una manera segura y económica. Sin embargo, considerando el propósito de tener una circularidad de recursos en el ciclo de vida del concreto, la única aplicación de RCA que podría considerarse como reciclaje de concreto es la sustitución de agregados naturales en mezclas de concreto. Todas las demás aplicaciones entrarían en la categoría de downcycling . Se estima que incluso la recuperación casi completa de hormigón procedente de residuos de construcción y demolición sólo cubrirá alrededor del 20% de las necesidades totales de áridos en el mundo desarrollado. [4]
El camino hacia la circularidad va más allá de la propia tecnología del hormigón, dependiendo de los avances multilaterales en la industria del cemento, la investigación y el desarrollo de materiales alternativos, el diseño y gestión de edificios y la demolición, así como el uso consciente de los espacios en las zonas urbanas para reducir el consumo.
La reutilización del urbanita (piezas de escombros de hormigón) implica seleccionar y transportar las piezas, y utilizarlas como losas o ladrillos. A las piezas se les puede dar forma, por ejemplo utilizando un cincel; esto puede requerir mucha mano de obra.
La trituración implica retirar basura , madera y papel ; retirar metales como barras de refuerzo , mediante imanes y otros dispositivos, para reciclarlos por separado; [ cita necesaria ] ordenar el agregado por tamaño; triturarlo usando una máquina trituradora ; y eliminar otras partículas mediante métodos como la recolección manual y la flotación en agua. [13]
La trituración en la obra mediante trituradoras portátiles es más barata y causa menos contaminación que el transporte de material hacia y desde una cantera . Las grandes plantas portátiles pueden triturar hormigón y escombros de asfalto a una velocidad de 600 toneladas por hora. Estos sistemas normalmente incluyen un transportador de descarga lateral, una planta de cribado y un transportador de retorno desde la criba hasta la trituradora para volver a triturar trozos grandes. Las trituradoras compactas e independientes pueden triturar hasta 150 toneladas por hora y caben en áreas más estrechas. Los accesorios trituradoras para equipos de construcción, como las excavadoras, pueden triturar hasta 100 toneladas por hora y hacer que la trituración de volúmenes más pequeños sea económica. [14]
Para producir agregados limpios a partir de desechos de concreto triturados, es necesario un desmantelamiento y una demolición muy cuidadosos para mantener el flujo de concreto alejado de otros materiales que disminuirían su calidad. Una vez separado, el hormigón roto se envía a un proceso de reciclaje húmedo, donde la fracción gruesa del hormigón roto se lava para producir agregado limpio, mientras que el residuo generado en el proceso de lavado se envía al vertedero en forma de lodo. [15]
Se pueden utilizar grandes trozos de escombros de hormigón (urbanita) en muros como piedras de construcción, [3] como losas en pasarelas, [2] o como revestimientos de escollera [16] para reducir la erosión de las orillas de los arroyos. [17] Los bloques ecológicos (eco-bloques) están hechos de hormigón reciclado y se utilizan para muros de contención y otras estructuras temporales, y también se han utilizado para arquitectura hostil . [18]
Los trozos pequeños se utilizan como grava para proyectos de nueva construcción. La grava de subbase se coloca como la capa más baja de una carretera, y se vierte hormigón fresco o asfalto sobre ella. [19] La Administración Federal de Carreteras de EE.UU. puede utilizar tales técnicas para construir nuevas carreteras a partir de materiales de carreteras antiguas. [20] Los pavimentos de hormigón se pueden romper en el lugar y usarse como capa base para un pavimento de asfalto mediante un proceso llamado rubblización . [21]
El hormigón triturado y libre de contaminantes se puede utilizar como materia prima (a veces mezclado con áridos naturales) para fabricar hormigón nuevo. [22]
Se pueden utilizar materiales de buena calidad y estéticamente agradables como piedra de paisajismo y mantillo. [19]
Los gaviones de alambre (jaulas) se pueden rellenar con hormigón triturado y apilarlos como muros de contención o muros de privacidad (en lugar de cercas). [ cita necesaria ]
Fuente: [23]
La eliminación y el tratamiento inadecuados de los residuos de hormigón afectan negativamente al suelo, pero se pueden utilizar procesos de tratamiento y reciclaje adecuados para modificar y estabilizar el suelo. En general, las mezclas activadas con álcalis mejoran y estabilizan el suelo mediante intercambio catiónico, reacciones de hidratación y reacciones puzolánicas mejoradas. Los iones Ca 2+ en una mezcla activada por álcalis se intercambian con otros iones metálicos, disminuyendo las capas dobles eléctricas y aumentando la floculación, haciendo que el suelo sea más granular y friable. Las mezclas activadas con álcalis mejoran el suelo al absorber el agua del suelo a través de reacciones de hidratación, lo que disminuye el contenido de agua en el suelo y mejora el suelo blando con un alto contenido de humedad. Finalmente, la disociación del óxido de calcio en el agua del suelo aumenta las concentraciones de electrolitos y el pH, por lo que el SiO 2 y el Al 2 O 3 se disuelven más fácilmente y promueven reacciones puzolánicas. Materiales como el cemento Portland, las cenizas volantes y la cal ya se utilizan ampliamente para modificar y estabilizar el suelo, por lo que el mismo concepto puede extenderse a los desechos de hormigón, que son en sí mismos una mezcla activada por álcalis. En general, los estudios han demostrado que el material cementoso de los desechos de concreto que se agrega al suelo débil causa reacciones de hidratación que aumentan el pH del suelo, la cantidad de Ca 2+ y la cantidad de Ca(OH) 2 libre que podría reaccionar con SiO 2 y Al 2 O 3 mediante reacciones puzolánicas que mejoran el suelo. [24]
Los residuos de hormigón contienen abundante silicio y algo de aluminio, por lo que pueden utilizarse para sintetizar geopolímeros . El aglutinante geopolimérico combinado con metacaolín puede producir material con los contenidos deseados de silicio, aluminio y calcio. Se ha analizado el hormigón geopolímero a partir de residuos de hormigón y se ha sugerido que podría usarse en aplicaciones que requieren hormigón moderadamente resistente, hormigón térmicamente aislante, hormigón ligero y ladrillos o bloques. [25]
Los residuos de hormigón ricos en compuestos de calcio alcalinos se pueden utilizar para eliminar y recuperar diversos elementos de una solución acuosa. El hormigón de desecho se ha utilizado como sorbente para eliminar el fósforo de las aguas residuales después de la eliminación del exceso de lodos en plantas de tratamiento de aguas residuales. [26] Los residuos de hormigón también se pueden utilizar como agente económico de tratamiento de gases. Esto ofrecería ventajas sobre el uso de agentes de tratamiento de gases convencionales porque los residuos de hormigón son baratos y se producen en grandes cantidades. Las investigaciones han demostrado que los residuos de hormigón pueden contribuir a la sorción de NO 2 , SO 2 y gas flúor.
Ha habido preocupaciones sobre el reciclaje de hormigón pintado debido a su posible contenido de plomo. El Laboratorio de Investigación de Ingeniería de Construcción (CERL) del Cuerpo de Ingenieros del Ejército y otros han estudiado los riesgos y han llegado a la conclusión de que el hormigón con pintura a base de plomo debe utilizarse de forma segura como relleno sin una cubierta impermeable, siempre que esté cubierto de tierra. [27] [ se necesita una mejor fuente ]
Algunos experimentos demostraron que el hormigón reciclado es menos resistente y duradero que el hormigón elaborado con áridos naturales. Esto se puede solucionar mezclando materiales como cenizas volantes. [28]