El cemento es, quizás, el material prioritario en cualquier tipo de construcción civil moderna. Junto al hormigón, se utiliza para distintos tipos de obras como autopistas, rutas, túneles, puentes, represas, edificios y viviendas. Fabricar cemento implica emitir una gran cantidad de dióxido de carbono (CO2) al ambiente: “Para hacer 1 Kg de cemento Portland se emiten aproximadamente 0,9 Kg de dióxido de carbono a la atmósfera; es decir, la industria cementera mundial aporta entre el 5 y el 6% de las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera”, explica el director del CETMIC (CIC – CONICET), Alberto Scian. En este contexto, junto a su equipo estudian diversas aplicaciones de tecnología verde para reducir el impacto medioambiental de esta industria.
La producción de cemento verde o de baja energía se presenta así como una alternativa sustentable y competitiva en la industria de la construcción.
“El cemento usa dos materias primas básicas: carbonato de calcio molido y un material arcilloso muy rico en óxido de silicio. Eso se lleva a un horno donde se forma una ‘bola’ semi-fundida que luego se muele muy finita y se mezcla con un poquito de yeso y carbonato de calcio; la bolsa de cemento Portland que se consigue en el corralón contiene estos componentes”. Al mezclarlo con agua, el polvo se disuelve y “va formando agujitas y geles que al entramarse van formando el fraguado y endurecimiento del cemento liberando a su vez hidróxido de calcio”, agrega Scian.
Posibilidades de mitigación
Los estudios del CETMIC demostraron que sustituyendo hasta un 30% del cemento Portland por arcillas activadas a menor temperatura se puede reducir considerablemente la emisión de gases de efecto invernadero, ya que la fabricación demanda menor energía y emisión de CO2, ya que no emiten este compuesto al activarlas térmicamente. “El 70% de cemento Portland junto al 30% de la arcilla activada, fragua como fue descripto anteriormente, pero el óxido de calcio liberado durante el proceso reacciona con esa arcilla activada y forma más cemento hidratado; es decir que se potencia el entrecruzamiento y se pueden lograr resistencias mecánicas aún mayores que las del cemento puro”, afirma el especialista. La producción de cemento verde o de baja energía se presenta así como una alternativa sustentable y competitiva en la industria de la construcción.
Pero la producción de cemento con estas características no es lo único que estudian en el Centro de La Plata; hace varios años que investigan la composición y fabricación de piezas de hormigón refractario de alta temperatura requeridas por las siderúrgicas, la industria del aluminio o del vidrio. Para que soporten las altas temperaturas de los hornos de estas industrias hay que usar otro tipo de cementos que “trabajan más o menos igual pero difieren en su composición química”. Fueron descubriendo que se podía disminuir la cantidad de cemento utilizado en estas piezas si se ‘acomodaban’ bien los granos de la carga, de los más gruesos a los más finos: “Se logró bajar de un 20% de cemento a un 5%. Y con una mejor performance del material. Después se quiso ir por más y se logró disminuir a un 2%. Siempre ajustando los tamaños de los granitos, usando una distribución continua de los mismos. Hoy en día ya se pueden producir hormigones con 0,5% de cemento, llamados hormigones sin cemento”.
Esta disminución en la cantidad de cemento utilizado para las piezas de hormigón contribuye a disminuir la emisión de CO2 porque demanda menos energía para su producción. “Tiene muchas aplicaciones el hecho de reducir el gasto energético tanto en la industria del cemento Portland, que es la más importante porque es la que más tonelaje produce en el mundo, como en otras”, concluye Alberto.
Otras aplicaciones tecnológicas de las arcillas
El CETMIC realizó un estudio de descontaminación de aguas en el Alto Valle de Río Negro: “Hay arcillas que pueden retener los productos químicos presentes en el agua como resultado de los desechos de la industria frutihortícola de la zona”. En este caso, las arcillas funcionan ‘atrayendo’ los químicos, logrando filtrar considerablemente el agua; además, tienen un proyecto para aprovechar los barros generados en el filtrado, procesándolos y mezclándolos con cemento. Esto los bloquearía en su interior y luego se podrían producir baldosas u otro tipo de objetos, haciendo un uso integral y sustentable de un material contaminante.
Otro tema importante en el que trabajan es en el reemplazo de combustibles fósiles. “La industria del cemento en Argentina en general usa gas natural, que es caro y a veces escasea en invierno. Sin embargo, hay muchos desechos industriales que tienen poder calorífico residual: al prenderlos fuego, generan energía”. Estos desechos pueden utilizarse en un quemador auxiliar para alimentar los hornos y reemplazar parte del gas o fuel. A su vez, junto a la Universidad Nacional del Centro (UNICEN), han estudiado los efectos de la incorporación al cemento dentro del horno de las cenizas que dejan dichos desechos y que provienen de distintas industrias como de la refinería del petróleo, cáscara de girasol, de arroz, desechos de la industria del cuero, entre otros.
“Incorporamos las cenizas de aceite quemado de auto y al analizar los resultados de ese cemento, descubrimos que la resistencia mecánica es mejor que sin las cenizas”, explica. De esta manera, no sólo se estarían utilizando una menor cantidad de recursos no renovables como combustible para la producción del cemento, sino que también se estaría dando un uso a residuos contaminantes como el aceite quemado. Alberto Scian se muestra optimista respecto a la implementación de estos tipos de mecanismos y métodos de producción de nuevos materiales: “Creo que en cualquier momento las empresas van a comenzar a hacer estos cementos verdes. El combustible alternativo, por su parte, ya es ampliamente utilizado tanto por las cementeras como por otro tipo de industrias”, afirma.
Sobre Alberto Scian
Doctor en Ciencias Químicas por la Universidad de La Plata (UNLP) e investigador principal del CONICET, Alberto se especializa en el estudio de materiales cerámicos y refractarios, especialmente en los usos tecnológicos de materiales cerámicos especiales y de materias primas minerales naturales. Además de docente es director del CETMIC, donde investigadores de múltiples disciplinas llevan adelante estudios de materiales cerámicos refractarios y aplicaciones tecnológicas de arcillas. El Centro cuenta además con un área de servicios a terceros donde atienden las demandas específicas de la industria.
De este y otros temas se conversó días atrás en el Workshop Sistemas Nacionales “Articulando Ciencia e Industria - Cemento y Hormigón”, ya que el CETMIC cuenta con un equipo de Rayos X adherido al Sistema. El encuentro fue organizado por la Secretaría de Articulación Científico Tecnológica del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (MINCyT) con el objetivo de promover un uso eficiente de los grandes equipamientos puestos al servicio del sector industrial.
