Materiales de la construcción ecológicos

Materiales de la construcción ecológicos
Problema
El cemento Portland ordinario (CPO) es, en la actualidad, el material de construcción más
usado. Sin embargo, también tiene asociada una problemática medioambiental. La
industria cementera es responsable del 6% de las emisiones antropogénicas de CO2
Química
nuestra vida, nuestro futuro
Alternativa 1
Preparación de cementos belíticos de sulfoaluminato de calcio
Applied Crystallochemistry Research Group
UMA
Gema Álvarez-Pinazo, Isabel Santacruz, Miguel A. G. Aranda, Ángeles G. De la Torre
Los cementos belíticos de sulfoaluminato de calcio (BSA) conllevan una
disminución de hasta un 30% de emisiones de CO2 en el proceso de producción.
La belita es un silicato cálcico de fórmula Ca2SiO4
Composición mineralógica
Clínker
CPO
Grado de reacción de la belita
60
50
40
Cemento referencia
30
20
Cemento activado con
1% B2O3
10
cemento activado con
2% B2O3
2
4
meses
6
Molienda
del clínker + yeso
clínker
Las fases activadas de la belita reaccionan
más rápido.
Los cementos activados tendrán mejores
prestaciones mecánicas
Templado
con una
corriente
de aire.
10%
Fe2O3
caliza
correctores
BSA
Clinkerización
1350ºC/ 30 min
4%
Imagen SEM del clínker belítico
de sulfoaluminato de calcio de
referencia
correctores
25%
CO2
Horno de clinkerización
61%
4%
Fe2O3
caolín
caliza
T
Cemento con finura
deseada
2%
Electricidad
molienda
0.09
caolín
1350ºC
compacto
78%
1450ºC
Molino
poroso
10%
CO2
65% C3S
15% C2S
10% C4AF
10% C3A
Combustible
T
CPO
Electricidad
molienda
Clínker
BSA
6%
yeso
50% C2S
30% C4A3S
20% C4AF
C=CaO, S=SiO2, A=Al2O3, F=Fe2O3, S=SO3
0
0
CO2
0.30
Compactación en
pastillero
80
70
Crisol de Pt
CO2
0.34
T
Para mejorar sus
prestaciones
mecánicas se activan
con B2O3
Homogeneización
en molino
Descarbonatación
caliza
0.35
T
30 % C4A3S
0.54
T
Mezcla de
materias primas
50 % C2S
0.07
T
20 % C4AF
8
Preparación de cementos alíticos con
sulfoaluminato de calcio
Estudio de las fases principales de los cementos belíticos de
sulfoaluminato de calcio
Raquel Pérez, Gema Álvarez, Enrique R. Losilla, Isabel Santacruz, Sebastián Bruque,
Ángeles G. De la Torre
Ana Cuesta, Enrique R. Losilla, Miguel A. G. Aranda, Ángeles G. De la Torre
Se han preparado los distintos polimorfos de la Belita, es la fase principal de estos cementos
En la producción de estos cementos se
emiten un 15 % menos de CO2 (respecto a
CPO)
Se han preparado a escala de laboratorio
Ca2-xNax(SiO4)1-x(BO3)x
+
Compactación
Materia prima
CaCO3 + SiO2 + Homogenización
a mano
Na2B4O7·10H2O +
Tratamiento a 1000ºC
Na2CO3
Molienda
/homogeneización
Difractogramas de rayos-X de polvo
Estructura cristalina
O
Tratamiento a 1300ºC
5 % CS
20 % C4A3S
45 % C3S
25 % C2S
Para su preparación se ha añadido 0.25 % de
CaF2 y cantidades variables de ZnSO4
Ajuste de Rietveld del
difractograma de la
muestra con 3% de
ZnO
Imagen SEM de la
belita con x=0.1
5 % C4AF
Imagen SEM del clínker
sulfoalítico sin ZnO
Ca
Si
x=0.0
x=0.025
x=0.05
x=0.1
x=0.15
x=0.20
x=0.25
º /2θ
Otro aspecto medioambiental
Alternativa 2
Recubrimientos cerámicos que eliminan
NOx y COV
Revalorización de lodos del pulido cerámico en cementos
Susana García, Luis Miguel Ordoñez, Ángeles G. De la Torre, Miguel A. G. Aranda
Al haber más
compuestos
hidratados
(pegamento) con el
lodo, el cemento
tendrá mejores
prestaciones
mecánicas
Yeso
Yeso
Lodo
Clínker
Clínker
Alternativa: Sustitución parcial del clínker en la fabricación de cemento
por estos residuos con propiedades puzolánicas.
Doble beneficio: 1) revalorización de un residuo
2) Menos emisiones de CO2
1 T de cemento
Problema: La industria cerámica tiene la necesidad de deshacerse de los residuos procedentes de baldosas de
gres porcelánico de muy baja porosidad de difícil reincorporación al proceso cerámico por su pequeño tamaño de
partículas y cuyo destino final es el vertedero.
1 T CO2
0.8 T CO2
Se producen unas 20.000 T anuales de lodos de pulido de porcelánico en España
Imagen SEM de cemento
con lodo hidratado
Marta García-Maté, Isabel Santacruz, Miguel A. G. Aranda,
Ángeles G. De la Torre
Problema: La atmósfera de las ciudades están
contaminadas con compuestos orgánicos volátiles
(COV) y óxidos de nitrógeno (NOx) (procedentes
principalmente de los vehículos)
Alternativa: Fabricar baldosas, adoquines o
prefabricados de hormigón con una capa
superficial que sea fotoactiva.
Fotocatálisis