Captulo 3 .- Los residuos industriales

OBJETIVOS

mizacin como herramienta preventiva en la gestin, y en la incorporacin de tecnologas limpias y adopcin de buenas prcticas en las ac

3.1 IntroduccinToda actividad industrial transforma las materias primas en productos, produciendo en mayor o menor medida prdidas de eficiencia en forma de residuos. Por tanto, se hace necesario que toda organizacin deba tener presente en sus actividades un plan de gestin ptimo de los residuos que produce.Todo lo que no sea producto es prdida de eficiencia y ello tiene un coste econmico.

Por ejemplo, una empresa debe conocer si sus residuos estn considerados como peligrosos, sus obligaciones como productor y los pasos a seguir para su correcta gestin de acuerdo a la legislacin vigente1. A menudo se asocia residuo industrial a residuo peligroso. Tal y como se ver esto es un error pues hay residuos generados por la industria que no estn clasificados como tales (envases o embalajes que no hayan contenido productos peligrosos, plsticos, aguas de lavado de bebidas, etc.) ni tampoco todos los residuos peligrosos se generan en la industria, como se mencion a la hora de clasificar los RSU. Una vez hechas estas matizaciones, se est en condiciones de definir qu se entiende por residuo indutrial. Segn la legislacin espaola, se define como residuo industrial "cualquier material slido, pastoso o lquido, resultante de un proceso de fabricacin, de transformacin, de utilizacin, de consumo o de limpieza que el productor o el poseedor del mismo lo destina al

abandono". Se excluyen expresamente los afluentes gaseosos que se emiten a la atmsfera y los que se eliminan como aguas residuales. Dentro de esta tipologa de residuos no se incluyen: - Los residuos domsticos. - Los residuos hospitalarios y clnicos. - Los residuos derivados de la actividad minera. - Los residuos radiactivos. - Los residuos no industriales derivados de actividades agrcolas o ganaderas. - Los efluentes gaseosos. - Las aguas residuales. Elas (2000) distingue entre residuo industrial y subproducto2: Un residuo industrial es "un residuo generado en los procesos industriales que no tiene la posibilidad de reciclarse, recuperarse o reutilizarse en la propia planta, por ser imposible, no existir la tecnologa necesaria para ello o no tener salida al mercado, por su coste o no conocerse sus posibilidades". Un subproducto es "un residuo que se obtiene en un proceso de produccin, con un valor ms reducido que el del gnero principal, y que se puede utilizar directamente como materia prima de otra produccin o como sustituto de productos comerciales y que puede ser recuperable sin necesidad de someterlo a operaciones de tratamiento". Por tanto, desde el punto de vista industrial, se entiende por tratamiento: "todos aquellos procesos que tienen como fin reducir la toxicidad del residuo, pero cuyo final es el vertedero" (Elas, 2000). En consecuencia, puede definirse el ciclo de los residuos dentro de los procesos industriales tal y como se ilustra en la figura 3.1.

Figura 3.1: Ciclo de los residuos industriales.

En lo sucesivo se har especial hincapi en los residuos txicos y peligrosos, dado que la gestin de los residuos inertes y asimilables a RSU es un concepto ya explicado en anteriores captulos.1

Existen residuos que, pese a ser peligrosos, como los radiactivos, tienen su propia legislacin especfica. 2 Por norma general, las legislaciones no distinguen entre subproductos y residuos: todo son residuos. No obstante, hay regulaciones que establecen una diferenciacin en relacin a aquellos que, una vez desclasificados, pueden seguir un circuito diferente al resto de residuos, lo que facilita el intercambio y agiliza y simplifica la gestin. Aqu nos referiremos indistintamente al residuo o al subproducto.

3.2 Gestin de los residuos industriales3.2.1 Definicin

Se entiende por gestin de los residuos industriales "la recogida, el transporte, el almacenamiento, la valorizacin, el tratamiento, la disposicin del rechazo y la comercializacin de este tipo de residuos. No se considera como gestin las operaciones de reciclaje en origen de los residuos que se incorporan al proceso productivo que los ha generado" (Real Decreto 833/1988).

En la figura 3.2 se muestra un esquema del proceso de gestin de los residuos industriales.

Figura 3.2: Esquema del proceso de gestin de los residuos industriales.

3.2.2 Agentes implicados en la gestin de residuos industriales

Los diferentes agentes implicados en la gestin de los residuos industriales son el productor y/o poseedor, el transportista y el gestor de residuos.y

Productor y/o poseedor. Es la persona, fsica o jurdica, que en su actividad produce residuos (como productor inicial), efecta operaciones de tratamiento previo, de mezcla o de otro tipo, que ocasionan un cambio en la naturaleza o composicin de estos residuos y quien los tiene en posesin y no tiene la condicin de gestor de residuos. ste tiene la obligacin de garantizar que estos residuos se gestionen de acuerdo con lo que establece la normativa vigente.OBLIGACIONES DEL PRODUCTOR DE RESIDUOS1

Estar debidamente autorizado. Reportar a la Administracin la Declaracin Anual de residuos, especificando el volumen, caractersticas y destino final de los residuos peligrosos producidos.2 Separacin y clasificacin adecuada de los residuos peligrosos. Envasado de los residuos peligrosos conforme dicte la legislacin al respecto. Llevar un registro de la produccin y su destino. Reportar toda la informacin necesaria al gestor de residuos. Informar de forma inmediata a la Administracin en caso de accidente, prdida o desaparicin de los residuos peligrosos.

Segn el Real Decreto espaol 833/1988. 2 La Declaracin Anual de Residuos es obligada si la produccin de residuos peligrosos sobrepasa las 10 t/ao.

1

y

y

Transportista. Es la persona, fsica o jurdica que, con la autorizacin correspondiente del organismo competente, realiza la operacin de traslado de los residuos desde el lugar de generacin hasta las plantas de reciclaje, tratamiento o deposicin del rechazo. Gestor de los residuos. Es la persona, fsica o jurdica, que, con la autorizacin del organismo correspondiente, lleva a trmino la valorizacin, el tratamiento o la disposicin del rechazo de los residuos industriales.

3.2.3 Modelo de gestin de residuos industriales peligrosos

Por su inters, y a modo de ejemplo, en el cuadro siguiente se detalla el proceso de gestin de los residuos peligrosos que se lleva a cabo en Espaa.MODELO DE GESTIN DE RESIDUOS INDUSTRIALES PELIGROSOS,

SEGN SE ESPECIFICA EN EL REAL DECRETO 833/1988 En funcin del resultado de la caracterizacin, si este es peligroso, se procede a clasificarlo mediante una codificacin especfica en la que se indica, entre otras cosas, el motivo del abandono del residuo, su destino, estado fsico, constituyentes y caractersticas de peligrosidad. El siguiente paso es llevar a cabo un envasado y etiquetado1 de los residuos con la fecha correspondiente y proceder a su almacenamiento temporal, segn la normativa especfica de almacenamiento y transporte de mercancias peligrosas. Los residuos no deben permanecer almacenados un tiempo superior a seis meses, por lo que el productor deber gestionar l mismo los residuos tras obtener la autorizacin pertinente o bien recurrir a un gestor externo autorizado por la Administracin. En el caso ms probable de recurrir a un gestor externo, el productor deber enviar al gestor autorizado una Solicitud de Aceptacin del residuo en cuestin -por cada tipo de residuo se cumplimentar un documento diferente-, indicando algunas de sus caractersticas. Este ltimo tendr un plazo de un mes para pedir ms informacin y hacer anlisis de muestras del residuo, con el fin de decidir si acepta o no su gestin. En caso afirmativo, el gestor de residuos enviar al productor el Documento de Aceptacin, imprescindible para proceder a su transporte. Finalmente, los residuos se conducirn por un transportista autorizado hasta el gestor, que puede ser la planta de valorizacin/ tratamiento / disposicin del rechazo. En esta etapa el productor rellenar un Documento de Control y Seguimiento (DCS), el cual constar de seis copias; el productor se quedar una copia, enviar otra a la Comunidad Autnoma correspondiente y, finalmente, mandar otra copia a la Administracin Central. El transportista se quedar las tres copias restantes hasta llegar a destino. En el punto de destino, el gestor comprobar los datos del remitente del residuo y rellenar los datos que le correspondan del DCS; se quedar una copia y enviar las otras dos a la Comunidad Autnoma donde est ubicado el centro receptor del residuo y la otra a la Administracin Central. Es importante destacar que hasta que el residuo no est en manos del gestor, la responsabilidad sobre el mismo recae en el productor. Todo este proceso se tiene que llevar a cabo bajo un correcto y estricto control para evitar 2 cualquier inconveniente .

1

En Espaa, el etiquetado se rige por el Anexo I del Real Decreto 833/1988, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento para la ejecucin de la Ley 20/1986, bsica de Residuos txicos y peligrosos. 2 Todas estas obligaciones, conjuntamente con otras especficas para vertidos y emisiones, estn recogidas en la Autorizacin Ambiental Integrada contemplada en la Ley 16/2002, de prevencin y control integrados de la contaminacin, cuya obligatoriedad se har efectiva a partir de octubre de 2007.

3.3 Caracterizacin de los residuos industrialesPor caracterizacin se entiende "el conjunto de operaciones destinadas a definir las caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas de un residuo, a partir de las cuales se puedan tomar decisiones para incluirlo en uno de los sistemas de gestin de residuos industriales para evaluar su potencial efecto ambiental". La caracterizacin de residuos comporta un proceso analtico que se realiza en laboratorios acreditados, en los cuales se determinan los parmetros constitutivos del residuo segn:y

y

Criterios de contenido. Dan una idea de la composicin y expresan el riesgo potencial de contaminacin. Son anlisis realizados sobre el mismo residuo. Criterios de comportamiento. Permiten conocer el comportamiento frente a situaciones simuladas, prximas a las que se ver sometido en la realidad. Son anlisis realizados sobre un extracto de residuo obtenido mediante el test de lixiviacin y pruebas similares.

En la figura 3.3 se muestra la metodologa seguida para caracterizar y analizar un residuo industrial y clasificarlo en la categora correspondiente.

Figura 3.3: Metodologa para la caracterizacin de los residuos industriales.

3.4 Clasificacin de los residuos industrialesExisten numerosas clasificaciones1 de los residuos industriales, segn diferentes criterios. No obstante, desde el punto de vista de su gestin, una buena clasificacin es la que proporciona la Junta de Residus del Departament de Medi Ambient en Catalunya (Espaa), que establece la siguiente clasificacin de los residuos industriales en funcin de sus caractersticas y propiedades intrnsecas:y y

y

Residuos inertes. Son aquellos que por sus caractersticas no ocasionan riesgo de contaminacin directa. Residuos asimilables a urbanos. Tal y como su propio nombre indica, son aquellos que, a pesar de provenir de la industria, pueden ser tratados como RSU (cartones, papel, plsticos, etc.). Residuos especiales o txicos y peligrosos. Son todos aquellos que proceden de la actividad industrial o comercial y que, por sus caractersticas nocivas, txicas o peligrosas o por su grado de

concentracin, requieren de un tratamiento especfico y de un control peridico de sus efectos nocivos potenciales sobre el medio ambiente. El ramo industrial es el sector que produce un mayor nmero de residuos peligrosos, aunque las cantidades generadas no suponen ms de un 2025% del total de los residuos de la industria (Montas, 2005); no obstante, la amplitud y diversificacin de este sector hace que su significacin sea alta. La inclusin de un residuo dentro de una de estas categoras condiciona el tipo o la va de gestin, desde el transporte del residuo hasta los requisitos aplicables sobre las instalaciones autorizadas para su tratamiento. En todo caso, la legislacin correspondiente dicta qu grupos de residuos entran en cada una de estas categoras. Por ejemplo, en Europa, la lista de residuos se recoge en la LER, Lista Europea de Residuos (Decisin 118/2001/CE)2 donde se clasifican los residuos segn su origen y propiedades de peligrosidad. En consonancia con las directrices emanadas desde la UE, la administracin de Catalunya elabor el Catlogo de Residuos de Catalunya (CRC)3, con el fin de que las empresas pudieran optimizar la gestin de los mismos. En este catlogo se especifica un cdigo (homologado al de la UE), una descripcin del residuo, clase (inerte, especial o no especial), ndice de peligrosidad, tratamiento recomendado y orden de prioridad en la gestin a realizar, es decir, si existe un programa de reduccin de residuos (MIN) o bien si existe un programa o va concreta de valorizacin (VAL).CIR1

DESCRIPCIN Residuos de mantenimiento de desaladoras

ORIGEN Mantenimiento y limpieza Proceso de filtracin

CLA IP MIN VAL ES ES 2 1 *

TDR T21

2

050101

050109 Tierra de filtraciones residuales1 2

T21/T13

Cdigo del residuo, segn catlogo de la Junta de Residuos. Tratamiento recomendado. Por ejemplo, T21 equivale a la incineracin para aquellos residuos no halogenados. Tabla 3.1. Extracto del catlogo de residuos de Catalunya4.

Para determinar la va correcta de gestin de los residuos industriales, deben conocerse las caractersticas constitutivas del residuo.

Si alguno de los productores de residuos industriales txicos y peligrosos cree que su residuo no merece esta clasificacin, tendr que demostrarlo segn las indicaciones de la legislacin vigente y pasar un test estndar de lixiviacin y bioensayo homologados. Esta tipologa de residuos tiene un tratamiento individualizado, ya que vienen condicionados por sus caractersticas de peligrosidad, los constituyentes que puedan dar este carcter txico o peligroso, la actividad o el proceso en el que se genera este residuo y las cantidades producidas, entre otros.1

En determinados pases como en el Per, en el marco del Proyecto de Ley General de Residuos Slidos, se prev la posibilidad de establecer otras subclasificaciones de residuos slidos en funcin de su peligrosidad o de sus caractersticas especficas, as como de su naturaleza orgnica e inorgnica, fsica, qumica, o su potencial de reaprovechamiento. 2 Su trasposicin en Espaa se refleja en el Real Decreto 952/1997. 3 Se pone como ejemplo el modelo cataln por ser uno de los ms avanzados en materia de gestin de residuos. En la actualidad, dicho catlogo est regulado por el Decreto 92/1999 de 6 de abril. 4 Fuente: Elas (2000).

3.5 Reciclaje de los residuos industrialesLa valorizacin econmica o reciclaje de los residuos industriales no es una solucin milagrosa para la resolucin total de los problemas que generan, pero es un buen punto de partida. La valorizacin opera sobre los residuos ya generados y su objetivo es conseguir que estos residuos no sean considerados como tales. As pues, la funcin vital de la valorizacin es la de conferir un valor econmico a un residuo que, por estar destinado al abandono, carece de l. Este valor que pueden adquirir los residuos industriales viene dado por la adquisicin de importancia como materia prima en otro proceso

productivo al poder ser reutilizado, inalterado o transformado de cualquier forma. Un ejemplo claro es la regeneracin de aceites lubricantes ya utilizados o la regeneracin de disolventes usados. Existen una gama importante de tecnologas probadas para el reciclaje de residuos, las ms importantes son: - La absorcin. - La adsorcin. - El intercambio inico. - La ceramizacin. - Las vitrificacin. - Estabilizacin y solidificacin. - Sistemas mixtos. - El compostaje. Las empresas generadoras de residuos que puedan ser reutilizados en otros procesos productivos, pueden ofrecer estos residuos como materiales tiles para otras empresas. El aprovechamiento de todos estos subproductos residuales de las industrias puede ser gestionado a travs de las Bolsas de Subproductos. stas funcionan como instrumentos multisectoriales que deben ser impulsados desde las Administraciones y que funcionan como mercados de encuentro de oferta y demanda de residuos, con una clara finalidad de evitar una gestin innecesaria y un impacto sobre el medio ambiente. Las lneas principales de trabajo en este tipo de tratamiento van orientadas hacia los siguientes tipos de residuos: - Regeneracin de aceites usados. - Recuperacin de disolventes. - Recuperacin de metales. - Recuperacin de envases industriales.

- Aprovechamiento de residuos crnicos. - Valorizacin de neumticos usados. - Valorizacin de polvos de acerera en la fabricacin de materiales cermicos. - Aprovechamientos de cenizas procedentes de centrales trmicas. - Valorizacin de vehculos usados. - Valorizacin de bateras. - Otros productos. - Neutralizacin de cidos y bases. - Separacin de emulsiones agua-aceite. - Oxidacin de residuos de bajo contenido en compuestos orgnicos.

3.6 Los envases y los residuos de envases3.6.1 Introduccin

En el marco de los residuos generados en una industria, es obligado hablar de los residuos de envases, ya que stos representan un porcentaje nada despreciable de la composicin global. Los envases y embalajes desempean un papel importante, tanto desde el punto de vista econmico como sanitario y en relacin con los hbitos de consumo de la sociedad actual, ya que facilitan el transporte seguro de productos en todo el mundo, haciendo que las posibilidades de eleccin de estos consumidores sean mayores. Adems, los envases protegen los productos envasados de tal forma que su fabricacin y consumo puedan equilibrarse en todo el planeta. Al mismo tiempo, proporcionan informacin al consumidor sobre la naturaleza del producto envasado, normas legales y de higiene a las que ste debe ajustarse, as

como el modo de conservacin y utilizacin, proporcionando la forma ms higinica de manipulacin y transporte de los productos, evitando y/o previniendo as contaminaciones y enfermedades no deseadas.Los envases han influido de manera notable en los hbitos de consumo de la sociedad actual y en las tendencias sociales bsicas.

La principal funcin de los envases y embalajes deja de tener sentido cuando stos quedan vacos, convirtindose en residuos y pasando a incrementar el volumen de desperdicios, con el problema que esto conlleva. Por lo tanto, hay que tener presente que los envases formarn siempre parte de los residuos generados por la sociedad y por la industria y que se deben gestionar de manera racional para proteger nuestro entorno.3.6.2 La gestin integral de los residuos de envases

El envase contribuye a consumir materias primas y energa en su fabricacin y transporte, y a producir un problema de eliminacin de residuos. Por lo tanto, es esencial buscar caminos para su gestin correcta desde el punto de vista ambiental, basados en sistemas alternativos de reciclaje y valorizacin (Directiva Europea 94/62/CE). Dentro del nivel de recuperacin o reciclaje se pueden tomar varias lneas de actuacin en funcin del tipo de material en cuestin. As, el objetivo a seguir ser que la recuperacin de los envases sea lo ms ecolgica posible, teniendo en cuenta para ello el proceso de reciclado en conjunto, en cuanto al consumo de materias primas, energa y contaminacin resultante del proceso. Este planteamiento llevara necesariamente a enfocar un estudio pormenorizado a travs del Anlisis del Ciclo de Vida (ACV).3.6.3 Caractersticas e impacto ambiental de los residuos de envases

En la tabla 3.2 se describen las caractersticas de algunos envases industriales, incidiendo en el impacto ambiental de todos o de algunos de sus componentes.BRICK LATA DE ACERO Finsimas lminas de acero recubiertas por una delgada capa de estao, que evita la oxidacin y le da su caracterstico color gris. LATA DE ALUMINIO ENVASE DE PLSTICO

Constitucin

Cinco lminas superpuestas: 3 de polietileno, 1 de aluminio y 1 de papel Kraft de alta calidad.

A partir de la bauxita mediante un proceso de laminacin.

Hidrocarburos que proceden de la rotura molecular o cracking de las naftas.

Reciclaje/Reutilizacin

No es reutilizable, pero s puede reciclarse. Ni el polietileno ni el aluminio se recuperan.

No es reutilizable, pero s puede reciclarse. Se puede reciclar en las fundiciones, pero el acero obtenido pierde calidad respecto al original. La etapa del ciclo de vida de produccin del acero es la que tiene un impacto ambiental ms importante. Incineradora: Emisin de

No es reutilizable, pero s puede reciclarse. Limpieza con sal antes de su fundicin. Generacin de polvo y compuestos de cloro y flor durante el proceso. La etapa del ciclo de vida de produccin del aluminio es la que tiene un impacto ambiental ms importante.

Los envases de plstico no son biodegradables, no son reutilizables y son costosos de reciclar.

Impacto ambiental

Incineradora: emisiones a la atmsfera de organoclorados, cido clorhdrico y grandes cantidades de CO2. Vertedero: puede contribuir a

Incineradora: A pesar de su elevado PCI, su recuperacin energtica no justifica la incineracin, ya que hay que tener en cuenta todas las emisiones contaminantes que se producen

la generacin de lixiviados. La contaminacin emitida durante todo el ciclo de vida del brick es mucho ms importante que la producida para la botella de vidrio retornable (considerando una media de 30 reutilizaciones).

metales pesados a la atmsfera y rechazo de escorias y cenizas ricas en este tipo de metales. Vertedero: se desintegran como resultado de la corrosin, pudiendo contaminar el suelo y los acuferos, a travs de los lixiviados.

Incineradora: Emisin de metales pesados a la atmsfera y rechazo de escorias y cenizas ricas en este tipo de metales. Vertedero: perdura sin degradarse.

durante el proceso de combustin. Vertedero: ocupan mucho espacio y perduran sin degradarse Los aditivos que contienen se pueden desprender fcilmente y migrar hacia las aguas subterrneas

Tabla 3.2.

Aspectos ms significativos de los residuos de envases desde el punto de vista ambiental.

3.7 Tendencias en la gestin de los residuos industrialesSe debe entender el concepto de gestin de los residuos industriales no nicamente como el conjunto de actividades de recogida, almacenamiento, transporte, tratamiento, recuperacin y eliminacin final dirigidas a dar al residuo industrial un destino adecuado, sino como una visin global de todos los procesos que se inician con el tratamiento de una materia prima para obtener un producto de utilidad para el hombre y que finalizan en el momento en que cada uno de los componentes de los productos y subproductos que de l se han derivado, desde el proceso de obtencin al de consumo, regresan de la forma ms asimilable posible al medio. Un programa de gestin de los residuos industriales debe tener, entonces, una visin integradora, y en su desarrollo deben intervenir etapas tan importantes como la prevencin, la minimizacin y la valorizacin.

La tendencia en la gestin de residuos industriales tiene como objetivos futuros la reduccin del volumen de residuos(principalmente el de residuos txicos y peligrosos) y la reduccin de su peligrosidad o toxicidad. Estos dos importantes objetivos se alcanzarn mediante la prevencin, la minimizacin y la valorizacin de este tipo de residuos. La poltica de prevencin significa, en el marco de la industria, entre otras cosas, invertir en procesos tecnolgicos limpios, con una gran eficiencia energtica y en el uso de materiales; significa tambin ahorrar materias primas y generar productos fcilmente reciclables y reutilizables. La minimizacin engloba las medidas de una correcta prctica interna y el tratamiento en origen. Con la implantacin de medidas correctoras se estima que se pueden llegar a reducir los residuos generados en un 20% aproximadamente. Con el tratamiento en origen se conseguir tambin la primera medida mediante el desarrollo de tecnologas que permitan la reutilizacin de productos secundarios como materia prima y el reciclaje de ciertas sustancias, de energa y de agua en los procesos industriales. Con la valorizacin ptima del rechazo se pretende aumentar el volumen de residuos de reciclaje y de regeneracin y reducir, por lo tanto, el volumen de residuos destinados a la disposicin final y a la incineracin. Los efectos directos e indirectos del reciclado suponen una reduccin de los residuos a eliminar definitivamente, una importante conservacin de los recursos naturales y una concienciacin del individuo y de la sociedad. Para que ste pueda cumplir su funcin en cuanto a estimular el aprovechamiento racional de los recursos naturales y promover la educacin ambiental, debe ir acompaado de una estrategia preventiva, cuya base se establece en dos grandes captulos: a) Ecologa de los residuos, es decir, que se produzcan en menor cantidad y que su naturaleza los permita integrarse fcilmente en los ciclos naturales. Para ello habr que: - Potenciar los materiales y sustancias biodegradables. - Controlar y limitar la introduccin de productos txicos. - Estimular el diseo funcional y sobrio de los envases.

- Proteger el envase ms barato y recuperable. - Desarrollar al mximo la poltica de retorno. - Penalizar el envase caro, contaminante e irrecuperable. b) Introduccin del desarrollo de las mejores tecnologas disponibles (BATs)1, es decir, aquellas que consuman una menor energa, las que menos tengan que depurar, as como las que mejores, ms duraderos, seguros, ecolgicos y reintegrables productos acabados produzcan y sean econmicamente viables. Algunos de los criterios que definen una tecnologa limpia son: - Empleo de materias primas ecolgicas y econmicas. - Racionalizacin al mximo del uso de los recursos y produccin de los mnimos efluentes posibles. - Tender a la fabricacin de bienes tiles, funcionales y duraderos. - Facilitar la recuperacin de desechos. - Yuxtaposicin de fbricas y procesos para su complementacin. - Potenciacin de las bolsas de residuos. Junto con estas medidas se prev en un futuro no muy lejano el establecimiento de un canon de residuos txicos y peligrosos destinado a promover e incluso llegar a implantar la obligatoriedad en la seleccin de residuos en origen o a la limitacin en el uso de ciertas sustancias como materias primas. La aplicacin del principio de prevencin y el concepto de minimizacin y reutilizacin, expresa un sentido de la responsabilidad por parte del empresario hacia el medio y hacia una sociedad cada vez ms sensibilizada con la defensa ambiental. Todo ello se basa en el famoso principio de que "quien contamina, paga". Esta filosofa no favorece el derecho a contaminar mientras se pague, sino al contrario. Con todo esto, lo que se quiere hacer entender al empresario es que el mantenimiento de una calidad del medio ambiente es caro, social y econmicamente, y que sale ms a cuenta invertir en prevencin y minimizacin que no en corregir las

consecuencias de una actitud o de un sistema de produccin poco respetuoso con el medio. Para finalizar diremos que la industria y el medio ambiente no tienen por qu estar reidos, sino que pueden (y deben) ir cogidos de la mano para garantizar un futuro sostenible. La perspectiva, en un horizonte no muy lejano, del agotamiento de materias primas, el colapso de los vertederos y las futuras normativas ambientales, deben posibilitar el nacimiento en la industria de un nuevo concepto: la ecologa industrial. La introduccin de este concepto se debe aplicar en todos los procesos industriales. En la figura 3.4 se ilustra una aproximacin de intereses entre la proteccin del medio ambiente y las actividades generadoras de residuos industriales.

Figura 3.4: Aproximacin de intereses entre la proteccin del medio ambiente y las actividades generadoras de residuos industriales.2

Por lo que respecta a los envases y embalajes, la solucin pasa por aumentar las ventas optimizando el envase y el embalaje usado, de forma que la relacin peso de residuo de envase/peso de producto sea menor (Ley espaola de envases y residuos de envases 11/1997).

En la tabla 3.3 se muestran una serie de indicadores para la prevencin de envases y residuos de envases, clasificados en funcin de su naturaleza cuantitativa o cualitativa.Aumentar la proporcin de envases reutilizables. Mejora de las propiedades fsicas de los envases para reutilizar. INDICADORES CUANTITATIVOS Disminucin en peso. Reduccin del cociente Kr/Kp. No utilizacin de envases superfluos. Mejora de la relacin continente/contenido. Aumentar la proporcin de envases reciclables/no reciclables. Mejora de la composicin qumica de los envases. INDICADORES CUALITATIVOS Aumento de las posibilidades de valoracin. Incorporacin de buenas prcticas. Tabla 3.3. Indicadores de prevencin de envases en un plan empresarial de prevencin.3

Los indicadores cuantitativos estn dirigidos a la consecucin del objetivo de reduccin del 10%, mientras que los indicadores cualitativos van enfocados a reducir la nocividad de estos envases, mejorar sus propiedades de valorizacin o incorporar materias primas secundarias. Los beneficios de la prevencin tienen un claro componente de ahorro econmico, no slo por la reduccin de materias primas y, por tanto, de coste de los envases, sino tambin en el pago del punto verde, basado en el clculo del peso. Adems, la prevencin supone un beneficio medioambiental que las empresas deberan explotar comunicndolo a sus consumidores. El reto de la empresa es el de revisar su estrategia de producto, envasado, logstica, etc., con criterios comerciales que integren la prevencin en el marco de un sistema de gestin medioambiental y de estrategia de producto, entendido como un concepto global; slo as, el

medio ambiente entrar definitivamente en la estrategia empresarial de la industria.Siglas de Best Avalaible Technologies. Propugna la adopcin de aquellas tecnologas de produccin, disponibles en el mercado, que generen menos polucin de cualquier tipo a la vez que se revelan como econmicamente viables (Elas, 2000, 32). 2 Fuente: Junta de residus (1995). 3 Fuente: Revista Tecnoambiente.1

Captulo 4 .- Fabricacin de materiales de construccin a partir de residuosOBJETIVOS

de los materiales aislantes y densos fabricados a partir de residuos para su empleo en la construccin.

4.1 IntroduccinLa tcnica de la reutilizacin de residuos se ha venido practicando de manera tradicional, si bien es cierto que a pequea escala y circunscrita slo a la recuperacin de metales, papel, vidrio, fibras textiles y ramo de la construccin. Respecto a esta ltima, la construccin es una excelente industria para la absorcin de cuantiosas cantidades de residuos, bien sea de forma directa o bien tras ser sometidos a un proceso de adecuacin. Una de las ventajas de la construccin es que, al margen de poder digerir ingentes cantidades de materiales, admite una gama inmensa de calidades (Elas, 2000). Un ejemplo lo tenemos en los residuos que pueden ser aadidos a pastas cermicas para la fabricacin de ladrillos huecos y/o caravistas, con el fin de conseguir la inmovilizacin de los compuestos txicos contenidos.

LA ARCILLA DE INTERS CERMICO La materia prima por excelencia en la conformacin de materiales cermicos es la arcilla. La palabra arcilla se emplea en referencia a un material de grano fino (tamao inferior a 2 micras), terroso, que se torna plstico al ser mezclado con el agua. Las arcillas de inters cermico estn constituidas de dos tercios de minerales de arcilla -el ms importante de los cuales es la caolinita- y un tercio de impurezas1 como carbonatos, pirita, materia orgnica, sales solubles, entre otras. Las impurezas pueden afectar a toda la masa de arcilla o bien de manera puntual. En el primer caso se encuentran las sales solubles (sulfatos, cloruros y carbonatos) y la materia orgnica. Esta ltima puede tener consecuencias imprevisibles, ya que da lugar a la formacin de corazn negro en el interior del cuerpo, pinchazos y otros defectos en la superficie de la pieza. Las impurezas de carcter puntual pueden provenir de un amplio espectro de minerales como la calcita, dolomita y pirita.1

El concepto de impureza es un tanto ambiguo pues puede ocurrir que para determinadas arcillas que no son de inters cermico los carbonatos o la mica formen parte mayoritaria y efectiva de su composicin.

Las arcillas naturales tienen composiciones que caen dentro de la zona sombreada mayoritaria de la figura 4.1, es decir, para que un residuo sea compatible con las formulaciones de las pastas cermicas, ste debe caer dentro de dicha zona.

Figura 4.1: Caracterizacin de una serie de residuos en el diagrama SiO2-Al2O3-CaO/MgO.

Las ventajas de esta tecnologa se pueden resumir en:

- La fraccin orgnica presente en el residuo (por ejemplo, en el caso de los fangos procedentes de EDAR existir una notable componente orgnica si existe una etapa de depuracin biolgica) se transforma en gas que, a su vez, se convierte en poros cerrados que dan lugar a una cermica ms ligera y con propiedades de aislante trmico. - La parte inorgnica, en especial la componente mas txica (metales pesados), se integra en la fase amorfa de la matriz cermica donde no tendr ninguna posibilidad de lixiviar. - La interaccin qumica del metal pesado con la matriz cermica es mas segura, potente y conocida que la interaccin con la matriz de cemento1. Por lo que hace referencia a la cermica, slo hay que pensar en la larga experiencia en el empleo de pigmentos y colorantes para teir pastas cermicas o colorear esmaltes. - En la propia industria cermica se lleva a cabo una reutilizacin total de los residuos, siguiendo as las pautas marcadas por la autoridad ambiental sobre gestin de residuos. Adems, se abaratan los costes de gestin. - El inertizado cermico de los metales txicos en el interior de las matrices cermicas es siempre seguro. Por otro lado, el ladrillo suele introducirse en las construcciones con barreras de cemento (enlucidos) que preservan el material de posibles lixiviaciones. En funcin del tipo de material que se desee fabricar ser preciso alterar su densidad a base de modificar su infraestructura. En efecto, si lo que se pretende es fabricar un material ligero (aislante), es necesario que exista una porosidad muy importante. Por el contrario, si se quiere fabricar un material denso, lo ms adecuado es que no haya porosidad; en este caso, la densidad ser elevada, y como consecuencia de la ausencia de porosidad, la conductividad tambin lo ser (figura 4.2).

Figura 4.2: Relacin entre la conductividad trmica ( l) y la densidad ( s).

En la tabla 4.1 se muestran los valores de densidad aparente y conductividad trmica a temperatura ambiente de diversos materiales.MATERIAL Cobre Acero Ladrillo macizo Ladrillo hueco Ecobrick Tablero de aglomerado Poliestireno extrusionado Fibra de vidrio Tabla 4.1. DENSIDAD APARENTE (g/cm3) 8,90 7,85 1,80 1,20 0,6-0,9 0,65 0,033 0,030 CONDUCTIVIDAD TRMICA P (W/mK) 385 50-60 0,87 0,49 0,23-0,36 0,08 0,03 0,03

Densidad aparente y conductividad trmica de diferentes materiales a temperatura ambiente2.

Es difcil sealar dnde est la frontera entre materiales ligeros y densos. Una buena pauta es utilizar el valor 1 (kg/dm3) como elemento diferenciador. Si la densidad es inferior a este valor, el material ser aislante, o bien denso si supera esta cifra. En general, el empleo de residuos para la fabricacin de aislantes va cada da en aumento. No obstante, el principal problema que aducen los fabricantes para una mayor difusin es la heterogeneidad y, en ocasiones, los problemas que se derivan de la falta de infraestructura para la recogida.

En la tabla 4.2 se muestran diferentes tipos de productos obtenidos a partir de residuos y su aplicacin en el ramo de la construccin.RESIDUO PRODUCTO APLICACIN El falso techo elaborado con papel reciclado se caracteriza por tener una superficie porosa que permite la absorcin acstica y es adecuado para utilizar en condiciones de humedad relativa de hasta el 70% Placas semirgidas fabricadas a partir de peridicos viejos y poliolefinas de alta densidad. Ofrecen un aislamiento acstico superior a la lana de roca y aislan del fro en invierno y protegen de la calor en verano Revestimiento de tabiques de forma continua, sin juntas, lo que permite homogeneizar los espacios al tratar tanto paredes como techos con el mismo material. Aplicacin en museos, bibliotecas, estudios de radio y TV, bares musicales, etc Puede ser prensado y conformado en forma de placas. Se puede emplear en conductos de climatizacin, tratamientos absorbentes de salas de mquinas y revestimiento de carcasas, aislamiento acstico entre paredes, falsos techos acsticos, entre otros APLICACIN Nuevo material obtenido de la extrusin de mezclas de plsticos conformados en moldes. Aplicaciones similares a la madera: mobiliario urbano, productos para interiores, elementos constructivos para zonas hmedas. Su color proviene de la mezcla de resinas plsticas diversas procedentes de envases domsticos. Puede ser teido o pigmentado con tal de obtener gamas de colores oscuros Pavimentos Pavimento ligero con superficie rugosa, antideslizante y con sistema de evacuacin de agua Nuevo material a base de vidrio reciclado, sulfatos i resinas. Resistente a los cidos y productos qumicos abrasivos. Aplicaciones en mobiliario urbano y sanitarios Fabricada a base de un 70% de fritas (residuos de la fabricacin de azulejos); 20% de lodos galvnicos y 10% de vidrio procedente de pantallas de TV y envases de laboratorio. Aplicaciones en baos y cocinas, patios y fachadas Membrana de caucho reciclado para diversas aplicaciones constructivas: aislamiento acstico de

Falso techo

Papel y Cartn

Placas aislantes

Material absorbente acstico proyectado

Plstico

Material aislante trmico y absorbente acstico elaborado con fibra de poliester reciclada y reciclable PRODUCTO

RESIDUO

Madera plstica Plstico

SDU Vidrio Cermica artesana

Neumticos fuera de uso (NFU)

Material aislante acstico y

amortiguador de vibraciones Pizarra sinttica a base de caucho reciclado, imitacin de la tradicional Azulejos flexibles a base de caucho reciclado aglomerado con poliuretano Pilones de delimitacin y separadores de vas Fangos de EDAR municipal Ecobrick

paredes, impermeabilizacin de cubiertas, insonorizacin del firme de carreteras, etc Construccin de tejados y revestimiento de fachadas

Para zonas de seguridad, tales como parques de juegos infantiles, zonas deportivas, contorno de piscinas, etc Para prohibir accesos u orientar en el aparcamiento, sealizar carril bus y carril bici, incorporando elementos fluorescentes Aislamiento acstico y trmico Empleo de escombros de hormign para la industria cementera

Residuos de construccin y demolicin (RCD)

Material base para firme de calles

Los restos de canteras de piedra labrada o balasto tienen una granulometra que permite usarlos en capas de base o sub-base de carreteras Construccin de carreteras como sustitutivo de parte de la grava, terraplenes. Construccin de firmes, terraplenes, ladrillos, aditivo al asfalto, etc Representa el mayor porcentaje de destino de la astilla recuperada. Es una ptima alternativa de reciclaje desde el punto de vista medioambiental.

Escorias

rido ligero Mortero y hormign

Cenizas volantes rido ligero Madera Tableros aglomerados

Tabla 4.2. Productos obtenidos a partir de residuos y su aplicacin en el ramo de la construccin.

El tratamiento de algunos residuos industriales corrientes empleados en la construccin puede establecerse en base a tres niveles (figura 4.3): a) estructuras bien ligadas. En principio, los residuos son aptos para usos a granel en terraplenes, rellenos y subbases de carreteras sin que se presenten problemas significativos. Estos residuos estn total o parcialmente vitrificados, lo que significa que difcilmente podr lixiviar; b) estructuras sin ligar. En este caso, los residuos pueden lixiviar con facilidad, lo que significa que para su reutilizacin deben someterse a un

proceso de reciclado -tipo vitrificacin o ceramizacin- que asegure que los componentes nocivos no sean liberados al medio; y, c) estructuras poco ligadas. Se recomiendan tratamientos fsicoqumicos usuales. Estos residuos tienen una resistencia a la lixiviacin relativamente alta, aunque un potencial contaminante reducido. Una encapsulacin de hormign suele ser suficiente para reaprovechar estos residuos para aplicaciones normales.

Figura 4.3: Lixiviacin y potencial contaminante de algunos residuos empleados en la construccin.

El trmino "reciclaje multidisciplinar" se refiere a la utilizacin de residuos para su transformacin en materiales para la construccin.

Existe una gama importante de tecnologas probadas para el reciclaje de residuos, tales como la ceramizacin, absorcin, adsorcin, vitrificacin, compostaje, entre otras. En este captulo se estudiarn aquellas que tienen mucho ver con los materiales de construccin.Esta aplicacin no es habitual y solamente en los ltimos aos se ha usado para solidificar y llevar los residuos al vertedero. 2 Fuente: Elas (2000, 185).1

4.2 Tcnicas de solidificacin de residuos

La palabra inertizacin se usa en sentido amplio para designar aquellos procesos que permiten depositar los residuos peligrosos producidos de manera segura. Uno de estos residuos son los lodos o fangos1 procedentes de EDAR. En este sentido, muchos vertederos no aceptan residuos con una humedad superior al 65%. Sucede que, incluso con humedades inferiores, estos lodos proporcionan inestabilidad mecnica al vertedero. Por ltimo, en este estado fangoso, cualquier perturbacin del medio, por ejemplo la lluvia, propicia el arrastre (lixiviacin) de los compuestos txicos contenidos en el residuo (Pb, Cd, Cr, Ni, etc.), con claro peligro para el entorno. Para proporcionar un estado semi-slido al lodo se emplean las tcnicas de solidificacin/estabilizacin (SE). El trmino solidificacin no es sinnimo de estabilizacin aunque sus objetivos sean los mismos. Se define como "el proceso en el que se aade una cantidad suficiente de material solidificante, incluidos slidos, a los residuos peligrosos para obtener una masa solidificada".La solidificacin del material hace aumentar su resistencia mecnica y disminuye su compresibilidad y su permeabilidad.

La solidificacin no implica, necesariamente, una interaccin qumica entre el residuo y el agente solidificante. De ah el peligro de liberacin del compuesto txico en caso de un impacto mecnico o bien de una agresin qumica. Sin embargo, al menos se halla confinado en un medio monoltico ms seguro. Por su parte, la estabilizacin se realiza a travs de la adicin de reactivos que mejoran la manipulacin y las caractersticas fsicas del residuo y disminuyen su superficie especfica, a travs de la cual puede tener lugar la transferencia o liberacin de contaminantes, limitando la solubilidad de cualquier contaminante presente en el residuo y reduciendo su toxicidad.Los objetivos de la estabilizacin son: minimizar la velocidad de migracin de los contaminantes al medio y reducir el nivel de

toxicidad.

Existen muchas tcnicas de solidificacin de residuos. Las dos primeras tecnologas, o bien una mezcla de ambas, son las que regularmente se usan en las denominadas plantas de tratamiento fisicoqumico para la estabilizacin y solidificacin de los residuos antes de su depsito en vertedero controlado. - Tcnicas basadas en el cemento: el residuo se mezcla con cemento Portland y/o cenizas volantes procedentes de centrales termoelctricas. La estabilizacin con cemento se adapta mejor a residuos inorgnicos, especialmente los que contienen metales pesados. Como resultado del elevado pH del cemento (>11), los metales son retenidos como hidrxidos o carbonatos en la estructura solidificada. Los estudios realizados muestran que el Pb, Cu, Zn, Sn y Cd probablemente se unen a la matriz por fijacin qumica, mientras que el Hg es retenido por encapsulacin fsica. - En el caso de los lodos procedentes de depuradora, la eliminacin excesiva de agua no es necesaria, ya que se necesita para la hidratacin del cemento. El principal inconveniente se debe a que algunas arcillas, sales o metales alteran el fraguado y pueden perjudicar la inertizacin. En el rea de Sassuolo (zona de Italia donde se concentra la gran produccin de pavimentos y revestimientos), se usa el sistema comercialmente denominado Soliroc, que consiste en mezclar el lodo con cenizas volantes y cemento Portland. Por lo general la cantidad de cemento aadir, para asegurar la inmovilizacin de Zn y Pb, suele superar el 20%. - Tcnicas basadas en la cal: los residuos se mezclan con cal (xido, o ms frecuentemente hidrxido de calcio) y, a veces sustancias siliciosas. Con el tiempo, gracias al CO2 atmosfrico, la cal se carbonata y rigidiza. La cal tambin puede aadirse para elevar el pH de lodos cidos. La estabilizacin con cal est indicada para contaminantes inorgnicos y se utiliza ampliamente para lodos metlicos. A este respecto, algunas sustancias orgnicas pueden alterar la solidificacin. - Tcnicas basadas en las puzolanas: las puzolanas son unos materiales que reaccionan con la cal en presencia de agua para producir un material de cementacin. Entre los materiales puzolnicos se encuentran las cenizas volantes, las escorias de incineracin y polvo de

los hornos de cemento. La puzolana que se utiliza ms comnmente tiene una composicin caracterstica de 45% SiO2, 25% Al2O3, 15% Fe2O3, 10% CaO, 1% MgO, 1% K2O, 1% Na2O y 1% SO3. - Tcnicas basadas en mezclas bituminosas (termoplsticos): los residuos se mezclan con materiales termoplsticos. Entre los materiales ms utilizados se encuentran el asfalto, parafina, betn, polietilieno, polopropileno y azufre. El tratamiento debe hacerse a temperatura superior a 100 C, lo cual puede provocar la emisin de algn COV's. Esta tcnica se ha empleado mayoritariamente para el tratamiento de residuos radiactivos de baja y media actividad debido a su coste. La mayora de los disolventes alteran el proceso, ya que pueden actuar como disolventes de los materiales termoplsticos de estabilizacin, existiendo la posibilidad de degradacin a largo plazo. De todas formas, los residuos estabilizados termoplsticamente son bastante resistentes a la lixiviacin y biodegradacin. - Tcnicas de polimerizacin: los residuos peligrosos pueden estabilizarse mediante un proceso de polimerizacin que implica la mezcla del residuo con un monomero, generalmente urea formaldehdo, para formar el material polimrico. Se forma una masa tipo esponja que retiene en la matriz las partculas slidas del residuo peligroso. La principal ventaja de este proceso es que habitualmente el material obtenido es de baja densidad. Su mayor aplicacin se tiene en la solidificacin de residuos orgnicos no voltiles y lquidos. - Tcnicas de encapsulacin: el sistema ms usado es la mezcla del residuo con polibutadieno seguido de una fina capa de polietileno. Para finalizar se puede citar una ltima tcnica en la que pueden usarse materiales cermicos o prximos a ellos para estabilizar residuos. Se trata de los materiales adsorbentes. La sorcin consiste en la adicin de una sustancia seca o slida a un residuo lquido o pastoso que es adsorbido por aquella, mejorando as la manejabilidad del residuo. Las sustancias adsorbentes pueden retener el fluido como lquido capilar o, a veces, reaccionar qumicamente con l. Los sorbentes ms comunes son: - Arcillas y tierras (en particular las sepiolitas y vermiculitas).

- Cenizas volantes. Debido a su alta superficie especifica y, a largo plazo, su puzolanidad. - Polvos de hornos de cemento y cal. Las tecnologas de SE cumplen con el mnimo de requisitos exigidos para el confinamiento de este tipo de residuos. Sin embargo, hay que ser conscientes que la mejor solucin, para una verdadera inertizacin, nace de la propia industria cermica, por cuanto el confinamiento de este tipo de residuos en el seno de una matriz cermica cumple todos los requisitos exigidos por la legislacin mas rigurosa.Cuando la fraccin inorgnica es mayoritaria nos solemos referir a lodos, mientras que si la principal es la componente orgnica, hablaremos de fangos.1

4.3 La ceramizacinLa ceramizacin es una tcnica fisicoqumica de reciclaje cuyo objetivo es conseguir la inertizacin y neutralizacin de los residuos mezclados con arcillas. De esta manera, se busca que el residuo est ntimamente ligado al nuevo compuesto, no solamente de una manera fsica (encapsulacin), sino tambin qumica.Se define la ceramizacin como la accin llevada a cabo por el propio proceso cermico sobre la toxicidad de los residuos, en el sentido que elimina o reduce la carga contaminante hasta valores compatibles con su uso convencional en forma de material de construccin.

El tamao de grano del residuo condiciona la cintica de las reacciones; cuanto ms fino sea, se producir una mayor reaccionabilidad y, por tanto, una mayor integracin en la matriz cermica. Por el contrario, si el tamao de grano es grosero, la partcula de residuo no interaccionar y quedar simplemente encapsulada, con el riesgo de lixiviar ante un ataque qumico o alteracin de las propiedades mecnicas.Cuando se persiga inertizar un residuo a causa de su toxicidad, se deber someter previamente a una trituracin fina.

En el grfico de la figura 4.4 se presentan los diferentes estados en los cuales se puede encontrar el residuo en funcin del tamao de grano. De una manera orientativa, por encima de 0,5 mm el residuo queda encapsulado; por debajo de este valor, se integra en la matriz cermica.

Figura 4.4: Diferentes transformaciones del residuo en la ceramizacin segn el tamao de grano.

4.3.1 Caractersticas fisicoqumicas de los materiales cermicos empleados en la construccin

La tierra arcillosa utilizada como materia prima para la fabricacin de materiales cermicos empleados en la construccin tiene una granulometra cifrada entre 4 mm y 4 mm, que se obtiene previa trituracin en molinos adecuados para cada tipologa de arcilla. La masa arcillosa bsicamente es una mezcla de dos tipos de minerales: a) Minerales arcillosos. Son composiciones a base de xidos de aluminio y slice, bsicamente, a los que se pueden aadir los xidos alcalinos, alcalinotrreos y agua de composicin. Estn agrupadas en familias segn su estructura cristalina bsica: caolinita, mica, illitas, etc., y otras arcillas con tendencia a la expansin como las cloritas y las arcillas fibrosas. b) Minerales no arcillosos. Son minerales o impurezas que suelen acompaar al mineral de arcilla. El ms frecuente de ellos es el cuarzo y el xido de hierro; no obstante, son tambin muy frecuentes el carbonato clcico, el feldespato, el yeso y la materia orgnica. Para conformar la tierra arcillosa, es necesario humedecerla previamente, dando lugar a la formacin de enlaces tipo puente de

hidrgeno y a la hidratacin de algunos de sus componentes minerales. A continuacin se elimina el agua excedente mediante un proceso de secado y, finalmente, se procede a su coccin a una temperatura prxima a los 1.000 C. El proceso intermedio de secado es imprescindible, toda vez que un exceso de agua dara lugar a una brusca ebullicin durante la coccin que producira el agrietamiento en las piezas cermicas. Las reacciones de mayor inters cermico que tienen lugar en la coccin de arcillas son: a) Reacciones de vitrificacin. Se forma abundante fase lquida, de manera que a la salida del horno se generar una fase amorfa que habr integrado los metales pesados presentes; por otro lado, si el tamao de grano del residuo es considerable, lo encapsular. b) Destilacin de materiales orgnicos. Este proceso se utiliza para la formacin de porosidad en materiales aislantes a partir de residuos orgnicos. c) Descomposicin de minerales arcillosos. Es una parte fundamental del proceso, porque sin la presencia de los minerales de arcilla no se producira la ceramizacin. Cuando los minerales llegan a una cierta temperatura, rompen los enlaces del agua de constitucin y se convierten en sustancias amorfas que ms adelante iniciarn la formacin de la fase lquida. d) Descomposicin de minerales no arcillosos. Los ms habituales son los carbonatos o el xido de hierro. La coccin puede realizarse en hornos continuos o intermitentes, que deben alcanzar una temperatura mnima de 1.000 C, tal y como se ilustra en la figura 4.5.

Figura 4.5: Intensidad de las reacciones en funcin de la temperatura de coccin.

4.3.1.1 Microestructura del material cermico

La matriz silcea vtrea solidifica el material cermico, tal y como se muestra en la figura 4.6. De hecho, rodea a aquellos minerales cuyo punto de fusin es ms elevado que la temperatura mxima de coccin habitual en la cermica destinada a la construccin (aproximadamente unos 1.000 C) y los fija en la matriz, lo que se denomina punto de reaccin slido-slido. Estos materiales suelen ser el cuarzo, el feldespato y aquellos compuestos que han recristalizado a altas temperaturas al solidificarse el vidrio, como la anortita, la gelenita, la wollastonita, etc. Los espacios liberados por los compuestos volatilizados forman la porosidad del producto final, de cuyas dimensiones y distribucin dependen las caractersticas finales del producto.

4.3.1.2 Propiedades de un material cermico

Los materiales cermicos no son reactivos ni corrosivos, sus uniones a nivel molecular son fuertes, y sus caractersticas difieren de la de los hormigones. Las caractersticas fsico-qumicas de un material cermico estn determinadas bsicamente por la composicin mineralgica y la granulometra.La composicin, la granulometra y la curva de coccin a que se somete la pasta definen la microestructura del material cermico.

Algunas propiedades mecnicas de los materiales cermicos son: - Composicin qumica y granulometra de la mezcla arcillosa. - Curva y temperatura mxima de coccin. - Porosidad microestructural. - Geometra y superficie perforada de la pieza. Plasticidad La moldeabilidad de las arcillas es una propiedad tecnolgicamente importante de difcil medida, muy adecuada para extrusionarla hasta una humedad determinada cuando se incluyen residuos. Habitualmente se sustituye el concepto de moldeabilidad por el de plasticidad, que es la capacidad de deformacin de un material sin experimentar fisuras. La

medida de la plasticidad se realiza mediante diferentes tcnicas, las cuales definen la plasticidad mediante parmetros propios: - El lmite lquido (LL) es la mxima humedad que la arcilla puede absorber antes que sta se diluya en el agua. Un mtodo de caracterizacin de este parmetro es la tcnica de Atterberg. - El lmite plstico (LP) es la mnima humedad a partir de la cual la arcilla es moldeable. - El ndice de plasticidad (IP) es la diferencia entre el lmite lquido y el lmite plstico. La tabla 4.3 presenta los parmetros de plasticidad (UNE 7-377, ASTM D 318-84) de arcillas comunes, segn Atterberg.PARMETROS Lmite Lquido (en%) Lmite Plstico (en%) ndice de Plasticidad (en%) Tabla 4.3. ARCILLA P1 37,8 18,0 19,8 ARCILLA P2 38,2 20,8 17,4 ARCILLA L1 32,0 16,1 15,9

Parmetros de plasticidad de arcillas segn Atterberg.

ENSAYOS DE LMITES DE ATTERBERG Estos ensayos, desarrollados por el cientfico sueco Atterberg, son necesarios para encontrar el contenido de humedad a partir del cual el suelo cambia de un estado lquido (viscoso) a un estado plstico (moldeable), de una consistencia plstica a un slido suave (que se rompe antes de cambiar de forma, pero que se une al presionarse), y de este estado pasa a un slido duro. Las pruebas de Atterberg muestran el tipo de mineral arcilloso. Esto influye en el tipo de estabilizador requerido. Para fines prcticos, la determinacin del "lmite lquido" y el "lmite plstico" es suficiente; los otros lmites de Atterberg no son tan importantes. La determinacin de los lmites de Atterberg es realizada usualmente con la fraccin de "mortero fino" del suelo, que pasa por una criba de 0,4 mm. Esto es debido a que el agua tiene poco efecto sobre la consistencia de las partculas ms grandes.

Figura 4.6: Representacin de la microestructura de un material cermico.

4.3.2 La gresificacin

Cuando se quiere tratar un residuo txico y peligroso utilizando la tecnologa cermica se deben tomar ciertas precauciones, pues al tratarse de un residuo inorgnico la masa del producto quedar inalterable. El proceso cermico, llevado a cabo de manera correcta, modifica la cristalografa y confina los metales pesados en la estructura vtrea, e incluso altera la estructura convirtiendo el producto txico y peligroso en un compuesto inocuo. El procedimiento pretende crear una estructura determinada, de forma que la posibilidad de que el agua sea absorbida por la cermica sea pequea. En este sentido, se denomina gres a una cermica que presenta una capacidad de absorcin de agua menor a un 3%. Una vez realizada la mezcla del residuo con la arcilla, y las etapas de conformado y secado, se procede a la coccin a diferentes temperaturas, tal y como puede observarse en la figura 4.7. A medida que la temperatura de coccin aumenta, la capacidad de absorcin de agua disminuye; esto se debe a que la fase vtrea que se forma al incrementar la temperatura, se va introduciendo en los poros abiertos de la masa cermica, taponando y reduciendo el tamao; todo esto favorece la hidrofobia del material.La presencia de carbonatos en la materia prima para la fabricacin de gresificados puede resultar nefasta.

Figura 4.7: Variacin de la absorcin de agua con la temperatura de coccin.

Una temperatura superior garantiza la formacin de una fase lquida ms abundante y agresiva capaz de atacar el residuo e integrarlo en la masa cermica, de manera que la lixiviacin sea prcticamente imposible. Tal y como se ha comentado, otro aspecto importante a considerar cuando se pretende tratar un residuo es la granulometra. As, por ejemplo, si el tamao de grano es grueso, simplemente se produce una encapsulacin del residuo.4.3.3 Lmites en la adicin de residuos

La adicin de residuos de naturaleza orgnica en la cermica estructural tiene, como se ha expuesto anteriormente, un lmite de carcter energtico: no debera aadirse una masa de combustible que desarrolle una energa superior al calor de calentamiento del material desde la temperatura ambiente hasta la de ceramizacin. Sin embargo, al margen del criterio energtico, existen otros condicionantes que en sntesis se pueden resumir en: - Agua de amasado. En general la adicin de material orgnico precisa una demanda superior de agua, lo que genera problemas de contraccin y estabilidad. - Plasticidad de la barra. A medida que se aade residuo, la plasticidad decrece. Adems, el fenmeno corre paralelamente a una disminucin de la resistencia en verde y en seco, lo que se traduce en mayores roturas. - Aumenta la sensibilidad en secado, lo que se traduce en la formacin de microgrietas y futuras roturas. - Variacin de los parmetros de coccin. En especial durante el precalentamiento, puesto que se adiciona energa en la masa cermica que se libera en esta etapa. - Tendencia a la formacin de corazn negro1. No es problemtico si no va acompaado de una importante disminucin de la resistencia mecnica.

Una vez evaluados los ensayos, es tarea del tcnico decidir la cantidad de residuo a adicionar, basndose en criterios puramente cermicos.1

Efectos de la presencia de materia orgnica que no ha podido escapar en forma gaseosa, provocando una deformacin notable en la pieza.

4.4 Contenido energtico de los materiales de construccinLa tabla 4.4 reproduce el contenido energtico (energa primaria) de los principales materiales de construccin, a partir de los procesos de extraccin de materias primas, fabricacin, transformacin, transportes asociados, puesta en obra, mantenimiento, demolicin y eliminacin.MATERIAL Acero comercial (20%) Acero comercial (100%) Aluminio (30%) Aluminio primario Cermica estructural Pavimentos y revestimientos cermicos Grava/arena Cemento Porland Fibrocemento (de amianto) Vidrio plano Fibra de vidrio Madera de clima templado Aglomerado de madera Pinturas y barnices Poliestireno extrusionado Poliuretano expandido PVC primario Yeso Tabla 4.4. KCAL/KG 8.350 4.050 38.000 51.400 1.100 2.400 25 1.680 1.500 4.500 7.100 700 3.350 24.000 23.900 16.700 19.100 800 Contenido energtico de los principales materiales de construccin.

Es importante destacar la disparidad de contenido energtico existente entre los materiales citados. Para el caso de los metales, se indica entre parntesis el porcentaje de material reciclado aadido; en el caso del

acero, se puede llegar al 100% (acero corrugado utilizado para armaduras de hormign). La tabla 4.5 muestra el contenido energtico de los principales materiales compuestos usados en construccin: morteros, hormigones y fabrica de ladrillos.COMPUESTO Mortero M-40/a Mortero M-80/a Hormign H-150 Hormign H-200 Fbrica ladrillo perforado Fbrica ladrillo macizo Tabla 4.5. KCAL/KG 250 340 240 270 680 685 Contenido energtico de los principales materiales compuestos.

En los materiales compuestos, que constituyen casi a partes iguales el 90% en peso de las construcciones convencionales, el contenido energtico es ms homogneo y comparable entre si. Los arquitectos e ingenieros deben tener muy en cuenta los valores expuestos antes de decidir el material que deben utilizar en una edificacin determinada, valorando los criterios de sostenibilidad.

4.5 Residuos destinados a la fabricacin de materiales ligeros4.5.1 Introduccin

La sociedad industrial moderna genera una gran cantidad de residuos que, debidamente tratados, pueden ser tiles para la fabricacin de aislantes trmicos y acsticos. Los residuos orgnicos -en particular los residuos ligeros- tratados por la tcnica de la ceramizacin, pueden inertizarse a la vez que crean una red de poros que en gran medida son los responsables del aislamiento

trmico y acstico, propiedad que puede ser bien aprovechada en las construcciones. En el caso de los materiales destinados al aislamiento trmico, ya sea a alta como a baja temperatura, el poro generado en el interior de la matriz cermica debe ser esfrico y cerrado; es decir, el gas ocluido en su interior no tiene posibilidad de escapar. Un material con muchas grietas (asimilable a poro abierto) no mejora la capacidad de aislamiento trmico y, en cambio, empeora en cuanto a sus prestaciones mecnicas.Las construcciones mal aisladas suponen un gasto adicional de combustible, lo cual implica una mayor demanda de energa.

Otra propiedad a potenciar con la valorizacin de residuos ligeros es la fabricacin de materiales con capacidad de absorcin acstica. En efecto, la sociedad en general y los planificadores de ordenacin del territorio en particular, muestran una notable falta de sensibilidad respecto el entorno urbano, pues consideran que el ruido es un tributo que hay que pagar por el incremento del nivel de vida. El ruido es causa de numerosas alteraciones del organismo humano, y la tecnologa pone hoy en da a disposicin de la sociedad las soluciones para abordar este vector contaminante. El nivel de ruido al que est expuesto la poblacin oscila entre 35 y 85 decibelios (dB(A)). La mayora de los pases consideran que 65 dB(A) de nivel sonoro equivalente diario es el lmite superior de tolerancia o aceptabilidad para el ruido. Por tanto, la adopcin de medidas de insonorizacin en los edificios resulta eficaz y poco costosa si se quiere reducir la exposicin a los ruidos exteriores y a los interiores. En el caso de los materiales destinados a la absorcin acstica interesar que la porosidad sea abierta pero, adems, se comunique, en lo posible, de un extremo al otro del material. La razn es simple: el ruido es una onda y al penetrar en la porosidad pierde energa hasta ser absorbido. Si encuentra una superficie sin porosidad, por ejemplo metlica, la onda sonora se reflejar y el material ser reverberante. As pues, un material con muchas grietas puede ser un buen absorbente

acstico pero tendr poca resistencia mecnica y ser poco aislante trmico (aunque su densidad sea baja). Los residuos orgnicos, y con preferencia los residuos orgnicos ligeros, se utilizan en la fabricacin de materiales con capacidad de absorcin acstica. Entre las propiedades ms importantes del material cermico en cuanto a su aplicacin constructiva se encuentra la de coadyuvar a proporcionar aislamiento acstico a los edificios. Hay que mencionar que la resistencia mecnica del material disminuye a medida que aumenta el grado de porosidad del mismo, con lo que se debe buscar siempre una solucin de compromiso entre ambos parmetros. A continuacin se realiza una breve explicacin de los conceptos tericos bsicos que permitirn comprender una serie de ejemplos de reciclaje de residuos ligeros, que en su mayora se destinan al sector de materiales de construccin.4.5.2 El aislamiento trmico y su relacin con el medio ambiente

La poltica energtica de la sociedad industrial actual ha confiado su desarrollo a fuentes convencionales basadas en combustibles fsiles, como el carbn y el petrleo, pero su utilizacin ha provocado un deterioro progresivo del medio ambiente y de la calidad de vida de millones de habitantes como consecuencia, entre otros, de la emisin masiva y descontrolada de gases contaminantes a lo largo de dcadas. Por esta razn, en la actualidad es imposible separar la generacin y uso de la energa de los efectos que produce sobre el medio ambiente. As, por ejemplo, mientras que la mayora de los combustibles fsiles contribuyen al efecto invernadero y a la lluvia cida, los residuos nucleares aportan un problema ms a la gestin de los residuos; adems, la energa hidrulica no est exenta de implicaciones medioambientales. Se dira entonces que las energas renovables y las alternativas son las nicas que, manejadas correctamente, afectan mnimamente al medio ambiente. En general, los edificios y viviendas deben estar trmicamente aislados. La compensacin de las prdidas energticas producidas por

aislamientos deficientes genera un aumento en la demanda energtica. En este sentido, queda plenamente justificado el hecho de aprovechar las fracciones residuales para la fabricacin de materiales aislantes alternativos que puedan contribuir en el ahorro de energa.En la mayor parte de los pases, el defectuoso aislamiento trmico genera unas necesidades de acondicionamiento que produce una contaminacin equivalente al 25% del sector industrial o al 30% del transporte.

La prdida de calor a travs de las paredes es muy importante y tiene lugar tanto en invierno como en verano. El grfico de lafigura 4.8 presenta la carga trmica1 anual que soporta una vivienda de 100 m2 en funcin de la calidad de su aislamiento trmico. Tal y como se puede observar, la carga trmica en este caso es similar en verano y en invierno. Una vivienda bien aislada sufre una mayor carga trmica en verano debido a la accin de la radiacin solar a travs de los ventanales.

Figura 4.8: Carga trmica anual necesaria en funcin del tipo de aislamiento. Los factores que alteran la temperatura y/o humedad relativa, se conocen como cargas trmicas. Los generadores de cargas trmicas que inciden en un local (radiacin solar, iluminacin, personas, entre otros) provocan que ste se aleje de las condiciones de confort (p.e. t=25 C y Hr= 55%). Para combatir la carga trmica se debe disminuir tanto la temperatura seca como la humedad relativa del local, introduciendo un aire ms fro y con un contenido en humedad relativa inferior al valor de confort.1

4.5.3 Transferencia de calor por el interior de la masa cermica

El calor se presenta como una transferencia de energa entre materiales, consecuencia de una diferencia de temperaturas. Si no existiera ningn impedimento a este flujo, al cabo de un cierto tiempo los materiales igualaran su temperatura y cesara as el flujo de energa. El aislamiento trmico en la construccin persigue dificultar esta transferencia de energa entre el exterior y el interior de un habitculo. De esta forma, se pretende independizar en lo posible la temperatura interior de la exterior. La transmisin de calor se desglosa, a efectos de anlisis, en tres componentes: - Conduccin: es el mtodo de transmisin de calor por excelencia sobre un soporte slido. El calor se manifiesta como energa de rotacin y vibracin de las molculas. Esta excitacin se propaga molcula a molcula a travs de la fase slida. - Conveccin: a diferencia de los slidos, en los fluidos las molculas no estn fuertemente unidas entre s. La excitacin se traduce en un incremento de la cantidad de movimiento de las mismas. - Radiacin: toda materia a temperatura diferente al cero absoluto emite y absorbe energa en forma de ondas electromagnticas. Es el nico mecanismo que permite propagar la energa a travs del vaco. Los materiales aislantes obtenidos a partir de la ceramizacin de residuos son obviamente slidos. Este dato podra inducir a pensar que la conduccin es el nico mecanismo por el que se transmite el calor a su travs; sin embargo, debido a la naturaleza de los materiales, esto no es exactamente as, sino que tambin actan los otros dos mecanismos. Tal y como se ha mencionado, por el interior de los slidos el calor se transmite esencialmente por conduccin ( l'). As, en teora, y suponiendo que un cuerpo no contenga ningn tipo de poro en su interior, la conductividad de un slido tan slo dependera de la naturaleza intrnseca de la materia que constituyera dicho slido (por ejemplo, un slido de cobre transmite el calor mucho mejor que uno, equivalente en geometra y condiciones de contorno, de vidrio). La realidad es distinta y todos los materiales en mayor o menor medida son porosos y adems contienen grietas. La porosidad cerrada es la causa de un aumento en la capacidad de aislamiento trmico de los materiales. Por tanto, se deber estudiar la

influencia de la cantidad, calidad y distribucin de la porosidad en el comportamiento trmico de un material. Los poros se hallan llenos de gas. Cuando la pared del poro se calienta, tambin lo hace el gas ocluido y se engendra una conveccin ( l") natural en el interior del poro que transmite el calor al otro extremo de la pared de dicho poro. Paralelamente, la radiacin trmica calienta la cara opuesta del poro, por lo que debe considerarse un coeficiente de transmisin de calor por radiacin ( l'''). La conductividad trmica de un slido es la suma de los tres factores indicados, ya que en realidad el calor se transmite simultneamente por conduccin, conveccin y radiacin (figura 4.9).

Figura 4.9: Conductividad trmica de un slido en funcin de la temperatura.

Tal y como se ilustra en la figura 4.10, el calor se transmite por conduccin ( l'), pero cuando llega al borde del poro el flujo se interrumpe. En este momento debe calentar un gas ocluido en el poro. Cuando ste se caliente comenzar una conveccin natural ( l") que transferir el calor hasta el otro extremo del poro. Esta modalidad es menos eficaz que la anterior forma de transmisin de calor. De hecho, a temperatura ambiente, cuanto mayor sea el dimetro del poro, tanto peor ser la transmisin de calor, o lo que es lo mismo: tanto ms aislante

ser. Paralelamente, la pared caliente del poro enva por radiacin ( l''') el calor a la parte opuesta. Esta transmisin es muy rpida pero de muy baja intensidad a baja temperatura. Como es lgico, para la confeccin de un material aislante a baja temperatura se elegir: - Un material poco conductor, como puede ser cualquier material cermico. - La mxima formacin de porosidad en su interior y, adems, de gran dimetro.

Figura 4.10: Mecanismos de transmisin de calor en el interior de los poros.

Es evidente que para el caso de materiales conductores (metales), la conductividad ( l') por conduccin ser mucho ms elevada en comparacin a las otras dos (entre otras razones por tratarse de materiales densos y compactos, con poca porosidad). W4.5.4 Ejemplos de reciclaje de residuos para la fabricacin de aislantes trmicos

El uso de residuos como aislantes se debe a las propiedades trmicas que presentan. Por ejemplo, tal y como se ha mencionado, los residuos orgnicos ligeros tratados mediante la tcnica de la ceramizacin pueden utilizarse para el aislamiento trmico de los edificios.

Una baja conductividad supone disponer de cermicas aislantes cuyo inters en la edificacin es de gran importancia; no en vano, el sector residencial y terciario es el mayor consumidor de energa de la Unin Europea con cerca del 40% de la energa primaria destinada a la climatizacin de los edificios, por delante de sectores como el transporte o industrial. La mayora de los materiales orgnicos posee una baja conductividad trmica debido a su enlace covalente, el tamao de sus molculas y los defectos de cristalinidad. Por ejemplo, el poliestireno (PS), el polietileno (PE), el nylon, el polimetil metacrilado, el tefln y la mayora de los materiales orgnicos comerciales, tienen valores de conductividad trmica a temperatura ambiente de entre 0,08 y 0,33 W/mK. En la tabla 4.6 se muestran las conductividades trmicas de algunos materiales. Se puede observar que slo tiene sentido hablar de conductividades trmicas en los aislantes, debido a que los metales son conductores (tienen valores de conductividad trmica muy elevados).MATERIAL P (W/m K) 372,1-385,2 Cobre Aluminio Acero Ladrillo Ladrillo refractario Cemento Portland 209,3 47-58 0,8 0,47-1,05 0,221

1

Cemento Portland con aditivos y elementos qumicos. Conductividad trmica de diversos materiales1.

Tabla 4.6.

Los materiales aislantes pueden ser agrupados segn su estructura y morfologa:

a) Celulares: material a base de pequeos alvolos llenos de aire (cermica porosa, vidrio celular, PVC celular, espuma de resina fenlica, etc.). b) Fibrosos: material cuyo poder aislante depende de su densidad aparente, como la lana mineral o de vidrio. c) Granulares: materiales en grano, perlita expandida, polvo, etc. d) Reflectivos: materiales que tienen un conjunto de capas delgadas de baja emisividad. Se puede fabricar toda la gama de grupos de aislantes anteriormente citados a partir de los materiales residuales. La figura 4.11 ilustra la conductividad trmica de los residuos utilizados como aislantes y su comportamiento con la temperatura (el valor de la densidad, d, est expresada en kg/m3).

Figura 4.11: Variacin de la conductividad trmica con la temperatura de algunos residuos utilizados como aislantes.

Cabe resaltar que el asbesto, que muchas veces se ha pretendido utilizar como aislante trmico, presenta una densidad superior a la mayora de los dems aislantes convencionales.

1

Fuente: http://ingenieria.uaslp.mx/Recursos/Formularios/CONDUCTIVIDAD%20T%C3%89RMICA .htm [Ledo a 19 de noviembre de 2007].

4.5.4.1 El Ecobrick. Ladrillo aislante fabricado a partir de fango procedente de EDAR

El fango procedente de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) urbanas es uno de los mejores ejemplos de aplicacin para la fabricacin de matrices cermicas porosas. Este fango contiene por trmino medio un 70% de humedad y su fraccin seca est compuesta por materia orgnica e inorgnica en proporciones que dependen del proceso de tratamiento a que haya sido sometido. Si el tratamiento de las aguas urbanas se realiza simultneamente con industriales, prctica muy comn en las zonas muy industrializadas, los fangos contienen tambin metales pesados. El uso directo del fango en la industria cermica presenta ciertos problemas tcnicos, por eso el Ecobrick (proceso protegido por una patente internacional) mezcla el fango con residuo forestal, absorbiendo este ltimo parte de la humedad y haciendo posible que la mezcla sea menos plstica, de manera que la amalgama se puede mezclar directamente con la arcilla. El residuo forestal de la mezcla es el elemento diferenciador e innovador de este nuevo tipo de ladrillo respecto a las dems propuestas de ceramizacin de fangos, pues permite trabajar con una mayor concentracin de fango.El residuo forestal hace posible que la mezcla con el fango sea menos plstica, de manera que se puede mezclar directamente con la arcilla.

Este producto no slo se propone reciclar eficazmente los fangos, sino constituir un nuevo material para la construccin, cuyas caractersticas tcnicas mejoren las prestaciones de sus homlogos convencionales. Durante la coccin a ms de 900 C, los compuestos orgnicos del fango tales como la celulosa, lignina, grasas, microorganismos patgenos,

entre otros, se destruyen y en su lugar se crean unos poros cerrados que darn lugar a sus propiedades trmicas. Los componentes inorgnicos como arcillas, tierras, metales pesados, etc., quedan insertados en la matriz vtrea del cuerpo cermico y, por tanto, inertizados. El proceso tambin se puede llevar a cabo a partir de fango deshidratado como el que resulta de la instalacin de un secado trmico. Como es obvio esta tecnologa es extensible a todo un sinfn de residuos de caractersticas similares. Si su composicin es mayoritariamente orgnica dar lugar a materiales porosos; si el lodo es inorgnico, el resultado ser un material de propiedades similares a la propia arcilla. El Ecobrick es un material cermico nuevo que disminuye la densidad y la resistencia a la compresin, debido al aumento de porosidad creado por el residuo forestal y la materia orgnica del fango; adems, produce un aumento del aislamiento trmico y acstico debido a su alta porosidad. Este tipo de valorizaciones, al menos en cantidades importantes, es aconsejable encaminarlas hacia la industria ladrillera. Proceso de obtencin del Ecobrick La produccin industrial del Ecobrick bsicamente se realiza en tres fases: a) Fase I. Almacenamiento y transporte de materias primas Esta fase incluye una serie de silos de almacenamiento cerrados con aireacin controlada, que en el caso concreto de los fangos puede ocasionar, por su carga biolgica, la emisin de gases de digestin anaerobios y aerobios. Por otro lado, los residuos forestales y las arcillas debern ser almacenados en naves cubiertas, con el fin que los agentes atmosfricos no alteren el contenido de humedad de los mismos (habitualmente del orden del 5-8%). b) Fase II. Mezclado y extrusionado

En esta etapa se mezclan los fangos de depuradora y los residuos forestales para posteriormente proceder a su mezcla con las arcillas cermicas. Una vez triturados stos, se aaden las arcillas y se procede a la molienda de la misma. La inclusin de materiales distintos a las arcillas cermicas da lugar a variaciones en la plasticidad de la pasta, por lo que la reologa de la mezcla ternaria debe ser controlada de forma cuidadosa y frecuente durante el proceso de extrusionado. Si bien la maquinaria disponible en el mercado permite la extrusin o conformado de dichas mezclas ternarias, el control de la humedad de la pasta en las mezcladoras deber modificarse, ya que este tipo de mezclas precisan de un mayor contenido de agua. En este aspecto, se seala que parte del agua contenida en los fangos es de carcter no intersticial, y no puede ser extrada para que contribuya a la humectacin del resto de los componentes de la mezcla, lo que origina problemas de mezclado que precisamente los residuos forestales tienen la misin de corregir. De hecho, para dotar de granulometra a los fangos - que no la poseen- se aaden los residuos forestales de modo que a grandes rasgos adoptan la de sta ltima materia prima. Si es preciso se recomienda la adicin del agua adicional mediante aspersin para evitar, en lo posible, la formacin de grumos en la pasta verde. Las condiciones de presin y vaco en la etapa de extrusin se sitan cercanas a las correspondientes del proceso que solamente utiliza arcillas; en todo caso, las variaciones en la presin de extrusin se pueden controlar en funcin de la formulacin ternaria y de la humedad de la pasta. Finalmente, la presencia de elementos fibrosos o de granulometra elevada, como los residuos forestales, ocasiona un corte de pieza marcadamente rugoso. Dicha textura, aunque poco esttica para la comercializacin del producto, es positiva al permitir una mayor adherencia del mortero en la puesta en obra del producto, por lo que an cuando se podra solventar con otro tipo de corte, no se considera de inters su variacin respecto de los procedimientos convencionales de corte mediante cuerda de piano (acero trenzado). c) Fase III. Secado, coccin y tratamiento de gases

La emisin de compuestos orgnicos voltiles (COV) e incluso la formacin de hongos en las piezas conformadas, sugieren una etapa de secado totalmente aislada del resto de las instalaciones en las que se utilicen los gases de combustin del horno como fluido calorfico. Aunque el secado se realizara exclusivamente mediante aire procedente del exterior, los gases de salida deben tratarse, pues la emisin de COV's es importante. El principal inconveniente del proceso de secado y coccin del material Ecobrick radica en los olores provenientes de pequeas concentraciones no txicas de los siguientes COV's: a-pineno, disulfuro de dimetilo, trisulfuro de dimetilo, metil-mercaptano y cido actico. Para un mejor aprovechamiento energtico y eficaz tratamiento de gases, se recomienda utilizar la totalidad de los gases de salida de la coccin en el proceso de secado. En la figura 4.12 se ilustra una representacin de las fases de produccin del Ecobrick anteriormente mencionadas.

Figura 4.12: Representacin esquemtica de las fases para la produccin de materiales Ecobrick.

Comportamiento del Ecobrick

Aun cuando los materiales Ecobrick no han sido desarrollados para una utilizacin especfica de muro de carga, donde sin lugar a dudas la cermica convencional dispone de mayores prestaciones, el Ecobrick presenta unos valores de resistencia normalizada de 79 kp/cm2. Desde un punto de vista comparativo, el bloque cermico Termoarcilla, de idnticas dimensiones, se caracteriza por tener un coeficiente de transmisin trmica de 1,32 W/m2K; un bloque de hormign aligerado con arcillas expandidas de las mismas dimensiones (Arliblock Caravista) dispone de un coeficiente de transimisin de 2,04 W/m2K; finalmente, el coeficiente de transmisin del Ecobrick es de 0,99 W/m2K, lo que supondra un ahorro energtico importante en el sector terciario y residencial. Otra de las propiedades de los materiales cermicos mayormente exigidas para su uso en la construccin, es la de proporcionar aislamiento acstico. La capacidad de este tipo de aislamiento en el Ecobrick es superior a sus homlogos convencionales, e incluso, a la de aquellos materiales cermicos que son considerados aislantes acsticos (Termoarcilla o Poroton) o provenientes de hormigones aligerados con arcillas expandidas (Arliblock). Esto se debe fundamentalmente a la ligereza aportada por la porosidad de la pieza cermica formada por los residuos incorporados en la matriz cermica. Ante la accin de los fenmenos climatolgicos, el Ecobrick es impermeable al agua de lluvia y a las heladas, gracias a un tratamiento exterior que impide la penetracin del agua directamente a travs de los poros del material y las fisuras. El Ecobrick es un material totalmente inerte e inocuo para sus potenciales usuarios: supera ampliamente el test de lixivacin y los tests acelerados de desgasificacin para detectar la emisin de compuestos voltiles.4.5.4.2 ridos expandidos para hormigones a partir de residuos

El hormign es un material de construccin con mltiples aplicaciones. Bsicamente est compuesto de un conglomerante hidrulico (cemento Portland), rido y agua.

El cemento Portland es la sustancia conglomerante ms utilizada y el rido proviene de rocas gneas sedimentarias o metamrficas, pudindose fabricar tambin a partir de arcillas, pizarras y escorias. Es importante destacar que las propiedades fsicas y qumicas del hormign resultante dependen directamente de las del rido. En efecto, los ridos constituyen el 80% en volumen de la masa del hormign, por lo que influyen en caractersticas tales como la reduccin de su retraccin y fluencia a lmites que hagan posible su empleo. Los ridos expandidos son agregados ligeros diseados para sustituir a los ridos densos en la composicin de los hormigones. El hecho de estar fabricados con arcilla, de forma total o parcial, permite una vitrificacin superficial prematura que impide la salida de los gases durante la fase de coccin, con lo que se logra una expansin en volumen a la par que una disminucin adicional de la densidad. Las caractersticas que debe reunir una arcilla para que expanda es que sea susceptible de producir una fase vtrea muy viscosa a alta temperatura capaz de atrapar los gases generados en su interior y que exista alguna sustancia susceptible de producir grandes cantidades de gases a elevada temperatura. Los elementos capaces de producir gases a alta temperatura son, por ejemplo, los residuos orgnicos o que contengan notables cantidades de materia orgnica tales como aceites, residuos de sntesis orgnicas, fangos de depuradoras, etc. Tradicionalmente las arcillas adecuadas para el hinchamiento han sido ferruginosas con una cierta cantidad de montmorillonita. En zonas mineras centroeuropeas se han fabricado ridos ligeros a partir de residuos estriles de minera, especialmente esquistos bituminosos.Para lograr una expansin correcta, es preciso aplicar una cuidada curva trmica en el horno.

La utilizacin de residuos como alternativa a los ridos tradicionales presenta diversas ventajas, tanto desde el punto de vista de una buena gestin de los recursos naturales y reduccin del impacto ambiental, como desde la perspectiva econmica, ya que pueden eliminarse una serie de gastos tales como la explotacin de canteras, preparacin mecnica, transporte, almacenamiento, etc. Este hecho ha propiciado

que en la mayora de los pases industrializados se estn llevando a cabo diversas investigaciones encaminadas hacia un aprovechamiento mximo de estos residuos. El tamao, forma y granulometra de las partculas, influyen en la adherencia entre el rido y la pasta de cemento. As, por ejemplo, en la figura 4.13 se puede observar que la pasta de cemento rodea completamente cada partcula de rido.

Figura 4.13: Corte de un hormign endurecido. La pasta de cemento rodea completamente cada partcula de rido.

La influencia ejercida por los ridos en el comportamiento y durabilidad del hormign se debe a distintos factores que se mejoran gracias a la utilizacin de ridos ligeros a partir de residuos orgnicos: a) Resistencia a la accin de ciclos de hielo y deshielo: un hormign fabricado con un cemento resistente a la helada, puede en ocasiones no ser resistente a los ciclos de hielo-deshielo, siempre y cuando dicho hormign contenga ridos crticamente saturados. A este respecto, hay que aclarar que se considera un rido crticamente saturado cuando su espectro de poros es insuficiente para acomodarse a la expansin producida por el paso de agua a hielo. b) Resistencia a la accin de ciclos de humedad y secado: depende de la textura porosa de los ridos, y la durabilidad del hormign sometido a la accin de ciclos de humedad y secado.

c) Resistencia a la accin de ciclos de calentamiento y enfriamiento: la resistencia a la accin de la temperatura de los hormigones fabricados con ridos de bajo mdulo de elasticidad es mejor que la de aquellos que contienen ridos de elevado mdulo de elasticidad. d) Resistencia a la abrasin: la pasta del cemento, como de los ridos, es importante en un hormign en su resistencia a la abrasin y al impacto. En aquellos casos en los que el deterioro no es muy profundo, basta con la utilizacin de un rido fino para conseguir superficies de gran tenacidad; por ejemplo, en ciertas estructuras hidrulicas y pavimentos en los que los ridos gruesos son inaceptables por problemas de cavitacin. e) Resistencia al fuego: se ha demostrado que los hormigones ligeros son ms resistentes al fuego que los hormigones fabricados con ridos normales, debido a que los primeros presentan menor conductividad trmica y, por tanto, pueden aislarse mejor de la fuente de calor. Asimismo, los ridos de escorias de horno alto, al igual que ocurre con los ligeros, son ms resistentes al fuego que los ridos normales por su ligereza y estabilidad mineral, lo que propicia que puedan soportar altas temperaturas. f) Resistencia mecnica: la resistencia de un hormign depende tanto de la que pueda tener la propia pasta de cemento como de la que tengan las uniones entre la pasta y el rido, es decir, de la adherencia. g) Retraccin: la presencia de los ridos reduce notablemente la retraccin del hormign, ya que el cemento puede presentar un importante grado de retraccin. En este sentido, el origen de los ridos puede influir notablemente en la retraccin del hormign, debido a la mayor o menor absorcin de agua por los diferentes tipos de rocas. h) Propiedades trmicas: las propiedades de los ridos a partir de residuos de naturaleza orgnica influyen en el coeficiente de expansin trmica, el calor especfico, la conductividad trmica y la difusin de calor en el hormign.

Adems, se ha demostrado que cada uno de los componentes del hormign ayuda al incremento de la conductividad trmica y al calor especfico del mismo. En efecto, un rido denso provoca un aumento en