Cenizas convertidas en materia prima para ladrillos
UNAL/DICYT El carbón que se usa para cocinar en hornos de ladrillo produce una ceniza que se almacena o desecha en rellenos sanitarios. Sin embargo, este residuo –que contiene metales como plomo, cromo y cobre, dañinos para la salud humana y el ambiente– tiene el potencial para convertirse en materia prima para fabricar bloques de barro cocido, un buen ejemplo de economía circular.
El ingeniero químico José Fernando Benítez Vivas, estudiante de la Maestría en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, comprobó en su trabajo de grado que adicionarle a la arena un 4 % de la ceniza resultante de la quema del carbón con la que se elabora el ladrillo sería una alternativa para usar este residuo, lo que representaría para esta industria la oportunidad de contaminar menos y reducir los sobrecostos de la disposición final del sobrante.
Se trata de un aporte para el sector de la construcción, pues en adelante el manejo que podrán darle a la ceniza de fondo de carbón sería una apuesta por la economía circular, puesto que se reduciría el consumo de arena, recurso no renovable en un 32 %.
“Tales estimaciones redundarían en menos contaminación y en ahorro de costos de transporte de la ceniza hasta los rellenos sanitarios”, subraya el ingeniero Benítez, quien para su trabajo contó con la guía de la profesora Janneth Torres Agredo, de la Facultad de Ingeniería y Administración de la UNAL Sede Palmira, directora del grupo de investigación Materiales y Medio Ambiente.
Mezcla óptima
En 2020, la ladrillera C.I. Lago Verde, ubicada en el municipio de Candelaria (Valle del Cauca), contactó a la UNAL Sede Palmira para que juntas hallaran soluciones para mitigar la problemática ambiental que genera la producción de alrededor de 20 toneladas anuales de ceniza de fondo de carbón.
Para fabricar el ladrillo se pueden adicionar residuos de la fabricación del papel, del té, y restos del beneficio de café, entre otros. Hasta ahora la mayoría de los estudios han reemplazado dichos residuos en arcilla, pero para este caso se contempló la mezcla de ceniza de carbón con arena.
Tras recibir la información, el estudiante Benítez caracterizó la ceniza analizando la composición química, mineralógica, granulométrica y de morfología para identificar si era posible utilizarla en la fabricación de ladrillos, ya que este residuo tiene cierta similitud con la arena, y así determinar que no tuviera repercusiones ambientales.
Este proceso se desarrolló mediante técnicas como la fluorescencia de rayos X –para conocer la composición química de la muestra– y la difracción de rayos X, que permitió identificar la composición mineralógica y la geometría tridimensional de los materiales cristalinos analizados en la ceniza.
También hizo análisis de termogravimetría, en el cual se calienta la muestra y se va tomando la variación de peso a medida que aumenta la temperatura; así mismo la granulometría láser, que se utilizó para determinar la distribución del tamaño de las partículas, y la microscopia electrónica de barrido (SEM), que facilitó la observación y caracterización superficial de los materiales dando información morfológica eficiente.
Además se aplicaron parámetros ambientales de lixiviación de materiales pesados y análisis de ecotoxicidad con Daphnia pulex, la más común de las pulgas de agua, que se encuentra en cuerpos de agua tropicales de buena calidad y se utiliza en análisis ecotoxicológicos.
Tras el proceso, el investigador concluyó que sí era viable reemplazar la arena con ceniza, y a partir de ahí se fabricaron ladrillos a diferentes composiciones, disminuyendo arena y aumentando el nuevo material con porcentajes de reemplazo en 0, 3, 5 y 7 %, y en 0, 2, 4, 6 y 8 % respectivamente. De igual manera, analizó parámetros ambientales de calidad como absorción del agua y resistencia a la compresión, contemplados en la norma técnica colombiana NTC 4205.
Así, evidenció que se podía reemplazar hasta en 4 % la ceniza en el ladrillo sin que este pierda su calidad para cumplir con la normativa establecida para estos. “Por encima del 4 % los parámetros de calidad y ambientales se empezaban a perder”, explica. Con los resultados se busca que la empresa C.I. Lago Verde produzca ladrillos con ceniza a escala industrial, y “el objetivo es que el proceso se pueda replicar en las demás ladrilleras del país”, destaca el estudiante Benítez.