Materiales reciclados para reducir la huella de carbono en la construcción de carreteras

Una buena carretera necesita una buena cimentación. En su construcción es esencial estabilizar los suelos, que en muchas zonas tienen una base arcillosa, para así conferirles mayor resistencia y capacidad de carga y menor plasticidad e hinchazón. Como material estabilizador se usa cal, pero su producción implica el consumo de recursos naturales y genera altas tasas de CO2 provocando un alto coste medioambiental. Por tanto, la búsqueda de otras fórmulas para la estabilización es un reto de la construcción sostenible.

Ante este desafío, el grupo de investigación de Ingeniería de la Construcción de la Universidad de Córdoba ha desarrollado una técnica de estabilización que reduce el uso de la cal en un 66% y baja la huella de carbono a la mitad usando subproductos industriales y nanomateriales de base sílice. Además, comprobaron que esta técnica mejoraba las propiedades técnicas del suelo, con menor plasticidad e hinchamiento y mayor capacidad de carga.

El proceso para llegar a la mezcla óptima fue muy completo. "Seleccionamos cuatro residuos: dos tipos de cenizas provenientes de la quema de biomasa forestal, escoria de acería derivada de la producción de acero y residuos de construcción y demolición. Realizamos un análisis completo de sus propiedades mecánicas y microestructurales, examinamos su lixiviación para comprobar que el agua no arrastraba los componentes y contaminaba acuíferos y cuantificamos la mejora ambiental de la reducción de toneladas de CO2 que dejaba de emitir a la atmósfera, en una ejecución de tramos iguales con cada uno de estos materiales" explica el investigador José Luis Díaz, autor del artículo junto con Julia Rosales, Manuel Cabrera y Francisco Agrela, del mismo grupo.

Lo novedoso del proceso es que, además de estos residuos que ya habían estudiado previamente, se añade una "pequeñísima" cantidad de un nanomaterial de base sílice. "Al añadir este material en un porcentaje muy bajo (0.056%) se producía una reacción que formaba una especie de gel cementante muy similar al cemento que crea una especie de capa "impermeable" e impide que el agua o los materiales pesados que se pudiesen filtrar de la escoria blanca de acería se filtren" continúa el investigador.

Para Manuel Cabrera, "la idea fue usar diferentes porcentajes para al final dar con la dosificación específica y llegar a ese punto de inflexión donde se mejoran las propiedades y el impacto ambiental, pero no produce cambios en el material".

La mezcla ganadora

La mezcla de cenizas de fondo de biomasa o escoria blanca de acería (fueron los dos subproductos que mejor funcionaron) con un 0.5% de cal y un 0.056% del nanomaterial a base de sílice fue la combinación ganadora a la hora de aumentar las propiedades mecánicas del suelo y reducir el impacto ambiental al 50%.

Con estos materiales reciclados "estamos dando una segunda vida a un residuo que si no, estaría acumulado en un vertedero y además mejoramos las propiedades mecánicas de la carretera, aumentando su firmeza y capacidad portante" señala Julia Rosales "algo determinante si tenemos en cuenta que se usa para estabilizar el suelo en caminos rurales donde puede haber más tráfico de tractores o camiones".

Este trabajo formó parte del proyecto ECARYSE "en el que trabajamos junto a la empresa SACYR para mejorar los procesos de estabilización de suelos" cuenta el catedrático e investigador principal del grupo Francisco Agrela "y dentro del cual pudimos utilizar esta técnica de estabilización de suelos en una obra que tenía la empresa en Villacarrillo".

Referencias

Díaz-López, J., Rosales, J., Agrela, F., Cabrera, M., & Cuenca-Moyano, G. (2024). Evaluation of geotechnical, mineralogical and environmental properties of clayey soil stabilized with different industrial by-products: A comparative study. Construction And Building Materials, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.138497