Investigadores de la Universidad de Nebraska están estudiando la viabilidad económica y práctica de utilizar hormigón reciclado como material de construcción y como fuente de secuestro de carbono.
Los equipos retiraron concreto y escombros del sitio de demolición de Cather y Pound Halls en febrero de 2018. Los investigadores de Nebraska están trabajando para mejorar el concreto reciclado para su reutilización en la construcción. Crédito de la imagen: Craig Chandler | Comunicación y Marketing Universitario
El proyecto está financiado por una subvención de $805,000 del Departamento de Energía, una de las 33 subvenciones por un total de $131 millones otorgadas este año como parte de su objetivo de lograr cero emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050. La financiación de contrapartida eleva el total a más de $1 millón. .
Sólo en Estados Unidos se utilizan más de 1.800 millones de toneladas de hormigón cada año en la construcción, y su producción es un prolífico generador de emisiones de carbono; Por cada tonelada producida, se libera a la atmósfera una cantidad casi igual de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero vinculado al calentamiento global.
«Además, derribamos muchas estructuras: infraestructura, edificios, etc.», dijo Seunghee Kim, profesor asociado de ingeniería civil y ambiental en Nebraska y uno de los líderes del equipo de investigación. “Cada vez que derribamos, hay una gran cantidad de residuos de hormigón”, muchos de los cuales terminan en los vertederos.
El hormigón de desecho también puede triturarse y procesarse para obtener un material conocido como agregado de hormigón reciclado y reutilizarse en la construcción, pero es más débil que el hormigón original. Investigaciones anteriores de Kim descubrieron que el RCA se puede fortalecer mediante un proceso llamado carbonatación: el hidróxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio, ambos encontrados en el concreto, pueden reaccionar con el dióxido de carbono para formar un compuesto llamado carbonato de calcio, que fortalece el RCA.
Debido a que el concreto absorbe dióxido de carbono, el gas se captura dentro del carbonato de calcio y se almacena allí permanentemente.
La nueva financiación del DOE permitirá a Kim y a otros pasar de experimentos de laboratorio exitosos, pero a pequeña escala, en cámaras de 10 y 30 galones, a una producción a escala mucho mayor en una cámara de reacción de una tonelada de capacidad. En el proyecto colabora una empresa constructora privada con sede en Omaha, Hawkins Construction.
El reactor especializado acelerará el proceso de carbonatación e identificará la presión ideal y los niveles de dióxido de carbono necesarios para modificar el agregado de concreto reciclado.
“Por un lado, este proceso puede fortalecer a la RCA. Pero también podemos secuestrar dióxido de carbono”, dijo Kim. «Es una situación en la que todos ganan».
La investigación incluirá análisis de propiedades RCA, como contenido de mortero residual, composición química, valor de trituración de agregados, resistencia al hielo y deshielo, resistencia a la abrasión, pH y concentración de metales pesados en el agua de lixiviado.
Christopher Exstrom, profesor de química de la Universidad de Nebraska en Kearney, guiará a los estudiantes universitarios en la realización de análisis químicos en las muestras «para hacer que esta reacción de carbonatación sea más eficiente y productiva», dijo.
Su función es ayudar a determinar los mecanismos por los cuales los agregados de concreto reciclado reaccionan con el dióxido de carbono, así como analizar muestras de concreto mediante difracción de rayos X, análisis termogravimétrico, espectroscopía infrarroja y microscopía electrónica de barrido.
En última instancia, dijo Exstrom, esta investigación podría conducir a que se utilice más hormigón reciclado en la construcción, reduciendo la huella de carbono de la industria.
Kim dijo que el camino de esta investigación ejemplifica la línea de financiación de investigaciones de la UNL; comenzó hace unos años con subvenciones internas, luego recibió el apoyo del Departamento de Desarrollo Económico de Nebraska y creció hasta convertirse en un proyecto respaldado por el DOE, parte de una medida nacional para reducir los gases de efecto invernadero.
Hawkins Construction participa porque la industria privada quiere saber “si pueden hacer que esto funcione económicamente. ¿Tiene sentido para ellos? Dijo Kim.
Eric Thompson, profesor de economía del KH Nelson College y director de la Oficina de Investigación Empresarial de Nebraska, forma parte del equipo de investigación centrado en esas cuestiones económicas.
«Varias empresas del sector privado están interesadas, cuando sea posible, en abordar el cambio climático», dijo Thompson. “Hay motivos para creer que existe un mercado para las personas que preferirían utilizar hormigón que sea más neutro en carbono. La pregunta es ¿qué tan grandes son esos mercados? … ¿Cuáles son los costos de utilizar esta tecnología? Hay una serie de cuestiones de interés para los economistas”.
La investigación tiene implicaciones de gran alcance para la industria del hormigón, afirmó Jiong Hu, profesor de ingeniería civil y ambiental y otro miembro del equipo de investigación.
«Existe una enorme presión sobre la industria del hormigón, en gran parte debido a su huella de carbono», afirmó Hu. «Esto es algo que no sólo beneficiaría a la industria del hormigón, sino también a la sociedad».
Fuente: Universidad de Nebraska-Lincoln
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