1 Estudio de Mercado

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Estudio de Mercado
1.1 Principales usos de la sílice amorfa
La sílice amorfa tiene un amplio campo de aplicación. Es utilizada en diversos ámbitos como
productos farmacéuticos, cosmética, alimentos, pinturas y barnices, industria química,
metalúrgica, construcción, industria del caucho, porcelanas, vidrios, textiles, plásticos y otras
aplicaciones.
Dependiendo de su estructura, pureza y características fisicoquímicas serán los campos en los que
mejor se desempeñará.
En este estudio la obtención de sílice amorfa se realiza a partir de la combustión de cáscara de
arroz, según las condiciones a las que se efectúe la combustión serán las características finales del
producto, por ejemplo porcentaje de carbono no quemado. Más adelante se detalla las
características de la sílice amorfa obtenida de esta manera.
1.1.1
Industria de la pintura
En la industria de la pintura, y sobre todo para la formulación de pinturas en polvo, se utilizan
sílices, más concretamente, las variedades conocidas como diatomeas. Se utilizan como agentes
de control de brillo o mateantes, reduciendo el brillo final de las películas de pintura, consiguiendo
que ésta adquiera un aspecto mate o satinado, manteniendo buenas propiedades mecánicas de la
película. [1]
El dióxido de silicio se utiliza en ocasiones en pinturas y recubrimientos principalmente para
control de las características reológicas, como agente tixotrópico1 y para ayudar en la prevención
de la oxidación y la corrosión, estos productos deben añadirse en las concentraciones de 0,5% a
2%. [2]
Otra aplicación es en la producción de barnices y protectores para madera, la característica más
importante en este caso es el tamaño de partícula. Según información brindada por la fábrica de
pinturas INCA S.A. utilizan 2000 kilos al año para esta producción. [3]
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Un fluido tixotrópico es un fluido no newtoniano que muestra una disminución de la viscosidad a lo largo
del tiempo a una velocidad de corte constante.
Es un mercado acotado en términos de producción para la escala en la que se piensa trabajar,
además de que se encuentra bastante dominado por un tipo específico de sílices, las diatomeas,
sustancia mineral muy abundante, barata y fácil de conseguir.
1.1.2 Industria del vidrio
El vidrio se obtiene en un horno a unos 1.500 °C por fusión de sílice (SiO2), carbonato de sodio
(Na2CO3) y caliza (CaCO3). Debido a las altas temperaturas alcanzadas en el horno no es importante
la estructura de la sílice utilizada ya que a estas temperaturas la sílice es siempre cristalina. En
diálogos con personal de Envidrio [4] (ex Cristalerías del Uruguay), se pudo averiguar que la
materia prima que aporta la sílice es la arena, alrededor de 25 toneladas por día con un porcentaje
de humedad del 3%. El precio de la arena es de $176 la tonelada y en este momento la sacan de
canteras en Jauregiberry y el Pinar, las cuales están cerca de la planta productora por lo que el
flete también tiene un costo bajo.
No se puede competir con los precios de la actual materia prima para la producción de vidrio, por
lo tanto se descarta el uso de sílice amorfa obtenida por combustión de cáscara de arroz.
1.1.3
Industria del caucho
La aplicación de la sílice amorfa en la industria del caucho tiene como fin reforzar el mismo. Es
particularmente útil como carga de alta dispersión en compuestos elastómeros. Su aplicación va
desde la elaboración de neumáticos mejorados a la elaboración de piezas técnicas, pasando por
suela de calzado o suelos.
En esta aplicación existen dos propiedades críticas. En primer lugar, la capacidad reforzante de la
sílice, es decir, el aumento de las propiedades mecánicas que aporta a la mezcla. Esta capacidad
depende de la porosidad de la sílice y del tamaño de estos poros, y suele medirse con la superficie
BET. Para la utilización en elastómeros se necesita un área superficial entre 175-200 m2/g y un
radio de partícula 40 micras. Particularmente en la utilización de neumáticos se recomienda un
área superficial entre 25-40 m2/g. [5]
La segunda propiedad crítica es la dispersión de la sílice en la mezcla de goma. En general es
contraria al refuerzo, lo que limita las aplicaciones en algunos casos. Aunque se han desarrollado
unos tipos especiales para mejorar la dispersión sin sacrificar el refuerzo. [6]
En estudios en los cuáles se evaluó la utilización de la cáscara y de su ceniza como carga en un
compuesto de caucho, se obtuvieron escasas mejoras en las propiedades mecánicas. [7,8]. Aunque
los resultados obtenidos al utilizar sílice precipitada como carga demuestran que se obtienen
propiedades mecánicas superiores que con la ceniza de cáscara de arroz.
Por lo tanto para la industria del caucho resulta más eficaz el empleo de sílice precipitada que el
empleo de sílice amorfa obtenida a partir de la combustión de cáscara de arroz.
1.1.4
Industria de la construcción
Se encuentra en la literatura científica [9,10] que la ceniza de la cáscara de arroz es un excelente
material puzolánico2 debido a su alto contenido de sílice en estado amorfo, entre 85% y 95%. Es
debido a sus propiedades puzolánicas que se considera cómo una buena adición al cemento ya
que además de generar incrementos en la resistencia mecánica mejora las propiedades de
durabilidad en el concreto. El cemento puzolánico es el producto resultante de la adición al clinker
Portland3 normal de material puzolánico (la sílice amorfa en este caso).
El cemento que contiene puzolana se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de
clinker Portland y puzolana. El contenido de puzolana debe estar comprendido entre 15% y 40%
en peso del total.
El cemento puzolánico ofrece más comodidad para colocarse en los encofrados, produce concretos
más plásticos, genera menos calor de hidratación y posibilita concretos más impermeables.
Dadas las ventajas y posibles aplicaciones del cemento puzolánico, se piensa en éste cómo el
posible mercado para la comercialización de la sílice amorfa, éste sería un nuevo producto en el
mercado local y su producción sería exclusiva de las fábricas de cementos actuales. En el país
2
Puzolana, según el criterio adoptado por las actuales normas del ASTM [11] es el material silíceo que no
siendo aglomerante por si mismo -o en muy baja magnitud-contiene elementos que se combinan con la cal
en presencia del agua, a temperaturas ordinarias, formando compuestos de escasa solubilidad que
presentan propiedades aglomerantes.
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El clinker Portland se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y 1450 °C. El
clínker es el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Portland.
existen actualmente dos industrias dedicadas a la fabricación de cemento, una estatal y una privada,
serían éstas las compradoras de sílice amorfa obtenida a partir de la combustión controlada de
cáscara de arroz.
1.1.5
Otros usos
Si bien los principales usos se detallaron anteriormente, existen otros no tan difundidos o no tan
aplicables al mercado local.
Formas tales como tierras de diatomeas, kieselguhr, Aerosil o microsílice son utilizadas en la
producción de sílice modificada, o para usos como filtración de agua, cerveza, vino, azúcares y
otros alimentos.
Se utiliza como agente pulidor y abrasivo en diversos productos tales cómo composiciones
dentífricas, composiciones líquidas de limpieza para la piel, polvos limpiadores de uso doméstico,
de metales duros, porcelana o superficies esmaltadas.
Para la eliminación de los fosfolípidos y la clorofila, o de ambos, de los aceites de gliceridos por
tratamiento de los mismos se puede utilizar un adsorbente de sílice amorfo tratado con un ácido
para producir aceites de gliceridos con niveles comercialmente aceptables.
1.2 Oferta actual
1.2.1
Sílice precipitada
La sílice precipitada es una forma sintética, blanca y amorfa de dióxido de silicio, SiO2. Sus
caracterísiticas están determinadas por su distribución de tamaño de partícula, porosidad,
superficie específica y pureza. Es un material sintético de múltiples aplicaciones, imprescindible en
ámbitos tan dispares como los productos farmacéuticos o los neumáticos ecológicos.
El proceso químico que da lugar a la sílice precipitada, a partir de una solución de silicato soluble y
ácido, se conoce desde el siglo XIX. Sin embargo, sus usos industriales empezaron en el XX, en los
años treinta. Hoy en día es una industria en expansión, con numerosas aplicaciones de reciente
descubrimiento.
Se comercializa en tres presentaciones diferentes. [13]



La primera forma es en polvo fino tal y como se prepara. Su principal ventaja es su
pequeño tamaño, su facilidad de dispersión y su gran poder antiapelmazante.
La segunda presentación es en gránulos compactados. La compactación se realiza por
medios físicos, sin incorporar ninguna sustancia ajena al proceso de precipitación. Se
mejora notablemente la densidad del producto, tanto para fines de transporte como
para dosificaciones automáticas, y se reduce casi totalmente la generación de polvo
en la manipulación.
El tercer formato es el denominado microperla, en forma de esferas perfectas de una
estrecha distribución de tamaños. Esta presentación tiene una excelente fluidez,
incluso habiendo incorporado altos contenidos de sustancias activas, un buen
comportamiento en dosificación automática y también una generación de polvo casi
nula.
Su precio aproximado es de 1.5 dólar el kilogramo
En nuestro país es importada desde Argentina, Venezuela y Brasil y se utiliza mucho en la industria
del caucho como carga de alta dispersión en compuestos elastómeros.
1.2.2
Ceniza de cáscara de arroz
La ceniza disponible en el territorio nacional proveniente de la combustión de cáscara de arroz, es
mayormente sílice con estructura cristalina, ya que las quemas no se realizan a temperaturas
controladas, sino que suelen superar los 900 ºC. Esto se debe a que el objetivo de las diferentes
quemas realizadas es la obtención de energía térmica bien para la obtención de vapor para el
proceso de parboilizado u otros requerimientos de vapor en los propios molinos, o para
emprendimientos de generación de energía eléctrica como es el caso de Galofer S.A. en Treinta y
Tres. Esta planta generadora tiene previsto quemar un gran porcentaje de la cáscara del Este del
país para la generación de 14 MW de potencia. Las cenizas obtenidas de estos procesos son
cristalinas por lo que se deben extremar sus cuidados debido a la alta toxicidad de éstas.
1.3 Demanda
Dentro de los diferentes usos de la sílice amorfa, nos centraremos en su uso en la industria de la
construcción, más específicamente en la producción de cemento puzolánico.
Este producto no se fabrica en nuestro país, por lo cual no existe una demanda de sílice amorfa
por parte de las industrias dedicadas a la fabricación de cemento, ANCAP y Cementos Artigas.
En países vecinos la elaboración de cementos puzolánicos abarca del 2 al 5% de la producción total
de cementos, suponiendo una similitud con estos mercados tomaremos los datos mencionados
como referencia para estimar una posible demanda en nuestro país.
1.3.1
Cemento Puzolánico
Si bien el cemento puzolánico y el cemento Portland pueden usarse indistintamente en muchas
obras, tienen campos propios en la construcción donde ofrecen ventajas técnicas indiscutibles que
los señalan preferentemente a uno sobre otro. El cemento puzolánico ofrece más comodidad para
colocarse en los encofrados, produce concretos más plásticos, genera menos calor de hidratación
y posibilita concretos más impermeables, pero, en contraposición requiere más agua de mezcla
que los Portland normales para la misma consistencia y exhibe mayor retracción durante la
hidratación. Generalizando que en las mezclas ricas la resistencia a la compresión es más baja en
los concretos puzolánicos que en los diseños pobres, luego de un cierto tiempo, los concretos
puzolánicos adquieren mayor resistencia que los normales. [12] Del balance realizado, queda la
conclusión de que cada cemento tiene un campo específico óptimo y que para ser competitivos
requieren de prevenciones determinadas.
Otra ventaja a tener en cuenta en la preparación de los cementos puzolánicos, es que son
considerados biocementos ya que al tener éstos una proporción menor de clinker, habrá un ahorro
energético debido a que los hornos de clinker alcanzan temperaturas de 1400 ºC, además la emisión
de dióxido de carbono (gas de efecto invernadero) en la elaboración de este producto será menor
que para la elaboración de cemento Pórtland por utilizar menor cantidad de carbonato de calcio. El
cemento convencional suele ser responsable del 5% de las emisiones mundiales de dióxido de
carbono. Otro aspecto ventajoso del punto de vista ambiental, es que para la elaboración de este
cemento se está utilizando un residuo agrícola (para la elaboración de la puzolana), valorizándose el
mismo y aprovechando la generación de energía térmica de su combustión.
1.3.2
Cemento Portland
Dado que las estimaciones de demanda de sílice se realizan en base a la producción de cemento
Portland, se estudia su producción actual.
Las dos industrias dedicadas a la fabricación de cemento en nuestro país son como mencionamos
anteriormente Cementos Artigas y ANCAP.
Su producción se encuentra en la tabla 1.
Tabla 1: Producción nacional de cemento Portland.
Empresa
Producción (ton/año)
ANCAP
Minas
240.000
Paysandú
290.000
Cementos Artigas
Total
500.000
1.030.000
A continuación se detalla la ubicación de las distintas plantas productoras de cemento en el país.
ANCAP posee dos plantas de producción de cemento Portland una en Minas y otra en Paysandú,
además cuenta con una planta de almacenaje y expedición ubicada en Montevideo. Cementos
Artigas posee una planta de producción de clinker en Minas y una planta de molienda del clinker,
envasado y expedición del cemento Portland en Montevideo (Sayago).
CIA. NACIONAL DE CEMENTOS S.A. Km 110. Tels.: (0434)9010 - 9375. P. de Azucar