Bagazo de caña, posible componente de concreto hidráulico
AGENCIA ID/DICYT El concreto hidráulico es uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo, y el cemento Portland es su componente principal para elaborarlo, pero durante su producción hay un alto consumo energético y grandes volúmenes de emisiones de gases efecto invernadero como es el caso de dióxido de carbono.
Como una opción, el Instituto Politécnico Nacional propone la reducción del contenido de cemento en el concreto, y reemplazarlo por subproductos industriales. Tal es el caso de la ceniza volante o desechos agrícolas y las cenizas del bagazo de caña.
Se trata de una investigación que lleva a cabo el Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR), Unidad Oaxaca, a cargo del doctor Pedro Montes García, quien explica que México ocupa el quinto lugar a nivel mundial en producción de caña de azúcar, y durante la extracción de jugo el 30 por ciento se transforma en bagazo que podría aprovecharse para este fin.
De acuerdo con el investigador politécnico, trabajos previos efectuados en el CIIDIR indican que el bagazo ha sido utilizado para sustituir parcialmente al cemento. “En la composición química de la ceniza de bagazo de caña predomina el óxido de silicio con contenidos de alúmina y óxido de hierro, que pueden reaccionar con el hidróxido de calcio en la hidratación del cemento y producir materiales que mejoren las propiedades mecánicas y de durabilidad del concreto”.
Para el estudio, el programa experimental se dividió en tres etapas. En la primera se realizó la caracterización de los ingredientes y cómo podría trabajar el material; encontraron que la morfología, tamaño y composición mineralógica de las partículas de ceniza de bagazo de caña resultan difíciles de procesar en las mezclas de mortero y concreto, aunque esto puede solucionarse con la ayuda de un aditivo superplastificante.
En la segunda, tras evaluar propiedades microestructurales de los materiales se encontró que el uso de la ceniza de bagazo de caña no tiene efectos perjudiciales.
La tercera etapa, explica el doctor Montes García, consiste en hacer pruebas de laboratorio y campo para evaluar las propiedades de durabilidad del concreto. Los resultados de pruebas de difusión de cloruros y resistividad eléctrica sugieren que el concreto elaborado con ceniza de bagazo de caña puede ser más durable que aquel que contiene otros materiales suplementarios.
“Se requieren pruebas adicionales en concreto reforzado para corroborar este hecho, por lo que realizamos en el CIIDIR-Oaxaca el monitoreo de probetas expuestas a un ambiente marino simulado mediante pruebas electroquímicas de resistencia. Se tiene un avance importante en el monitoreo, el cual inició hace más de mil 700 días y en breve se darán a conocer los resultados”, detalla el especialista del IPN.
El material se ha empleado a nivel laboratorio para sustituir de manera parcial al cemento Portland. Para lanzarlo al mercado se requiere garantizar que sus características cumplan con los requisitos de normatividad vigente, de manera especial en el rubro de durabilidad y es necesario realizar pruebas de larga duración.
Por el momento la investigación del CIIDIR-Oaxaca recomienda no rebasar el 15 por ciento de sustitución de cemento Portland por ceniza de bagazo de caña de azúcar. La razón es que actualmente no se cuenta con un adecuado control del sistema de calcinación del bagazo; por lo tanto, la ceniza tiene un alto contenido de materia sin calcinar, la cual puede afectar de manera negativa las propiedades finales del concreto.
El bagazo de caña tiene diversas aplicaciones, y una de ellas es como base para la elaboración de materiales compuestos, incluso se le ha llamado en las publicaciones de revistas como el material compuesto del futuro.
En su uso directo estaría incorporado como sustituto parcial del cemento para la elaboración de concreto y utilizarse en la construcción de obras en infraestructura.
Montes García señala que otra aplicación exitosa en el CIIDIR-Oaxaca ha sido para la estabilización de bloques de suelo compactado, ya que la adición de ceniza mejora significativamente las propiedades de resistencia y durabilidad de los bloques.
Y concluye que la ceniza de bagazo de caña parece ser una opción factible para la elaboración de una gran variedad de materiales que se utilizan en la industria de la construcción. Por ello se requiere continuar con investigaciones tendientes a dilucidar su potencial como sustituto parcial o total del cemento Portland.
“En este sentido, y en colaboración con el doctor Iván Escalante del CINVESTAV Saltillo del IPN, hemos abierto otra línea de investigación sobre el estudio de cementos activados alcalinamente que contengan solamente ceniza de bagazo de caña”.