Desarrollan científicos del Tec Saltillo cemento ecológico a base de escoria metalúrgica

El cemento portland es el material de construcción más comúnmente utilizado en obras civiles como edificaciones y pavimentación de calles. No obstante, al momento de ser fabricado se generan emisiones de partículas de polvo y gases contaminantes, como CO2 que dañan el medio ambiente.

Ante esta situación, investigadores saltillenses desarrollaron materiales cementantes alternativos, los cuales se obtienen a partir del aprovechamiento del residuo sólido industrial llamado escoria metalúrgica de alto horno, mismo que, dependiendo de los resultados de propiedades mecánicas y durabilidad que se quieran obtener, es combinado con diversos aditivos químicos.

Para poder elaborar el cemento ecológico, primeramente se debe evaluar el estado de la escoria mediante el uso de técnicas instrumentales de caracterización microestructural, ya que necesita cubrir ciertos requisitos de composición para que sus características sean otorgadas al producto resultante. Después el residuo es mezclado con aditivos alcalinos en polvo, y a partir de esta combinación se obtiene un material seco, mismo que al adicionarle agua endurece.

El doctor Oswaldo Burciaga Díaz, del Instituto Tecnológico de Saltillo (ITS), mencionó que una de las ventajas de estos materiales es que al manipular la composición química, es decir, la concentración de aditivos, se pueden obtener materiales con un espectro muy variable de propiedades mecánicas para diferentes aplicaciones, lo que los hace distintos al cemento común.

Pueden ser utilizados en productos prefabricados como: paneles aislantes, tubos de drenaje, postes, en sistemas para confinar metales pesados o desechos peligrosos, y en concretos que incluso tengan resistencia a alta temperatura. Sin embargo, el enfoque que se le da actualmente al material ecológico desarrollado es en el área de la construcción de vivienda, pavimentación y fabricación de pisos industriales.

Cabe señalar que al generar este cemento se pueden reducir hasta en un 80 por ciento las emisiones contaminantes con relación al cemento portland, ya que durante el proceso de creación de la escoria sólo se involucran emisiones ambientales por la obtención del hierro, no obstante, al ser un residuo sólido se puede reutilizar. “Con esto se logra un beneficio ambiental, se liberarían las ciudades del confinamiento de algunos residuos sólidos para obtener materiales de utilidad”, indicó el investigador Burciaga Díaz adscrito a la división de estudios de Posgrado e Investigación del ITS.

En contraste, durante el proceso de fabricación del cemento tradicional, las materias primas naturales utilizadas se someten a un tratamiento a altas temperaturas; aproximadamente a mil 450 grados centígrados. Durante ese tratamiento se utilizan combustibles fósiles para incrementar la temperatura, adicionalmente la piedra caliza (CaCO3) expuesta a mucho calor se descompone en óxido de calcio, es decir, por cada tonelada fabricada de ese cemento se genera una tonelada de CO2 al ambiente.

Es así como el proyecto denominado uso de escoria de alto horno para la elaboración y caracterización de cementos de bajo impacto ambiental, propone como alternativa transmitir a la sociedad que en las distintas regiones del país hay materiales de desecho que diversas industrias generan y pueden ser aprovechables para convertirlos en productos útiles, enfatizó el investigador.

Un ejemplo de ello es la escoria, ya que es un desecho abundante en la región centro de Coahuila con una producción anual de 1.4 millones de toneladas, y su costo es de aproximadamente 4 dólares la tonelada, por lo tanto el beneficio con relación al retorno de inversión puede ser grande.

La innovación está en etapa de patente y actualmente se están investigando diversas familias de cementantes. El doctor Burciaga Díaz, quien es parte del equipo que trabaja con los materiales, mencionó que la investigación del cemento ecológico inició en agosto de 2015 como una propuesta financiada por el Tecnológico Nacional de México (TecNM). El proyecto se desarrolló como una iniciativa para proponer nuevas formas de aprovechamiento y reutilización de algunos subproductos industriales. 

> El material base del cemento ecológico es escoria metalúrgica de alto horno.
> Para obtener el cemento se mezcla con aditivos alcalinos en polvo.
> Esta combinación al mezclarse con agua, endurece.
> Al momento de agregar el vital líquido a la mezcla, los enlaces que conforman la estructura atómica de la escoria se rompen y forman iones en solución, es decir, átomos con carga eléctrica no neutra.
> Al estar en un ambiente alcalino, los iones modifican la composición natural del desecho, de tal manera que la estructura se reorganiza dando lugar a la condensación de productos de reacción con distintas cualidades.
> Este cemento reduce un 80 por ciento las emisiones contaminantes.