Nuevas aplicaciones sostenibles para los residuos de mármol

Un equipo de investigadores del grupo de Ingeniería del Terreno y sus Estructuras (INTERES) del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Alicante ha desarrollado con éxito el proyecto denominado “Revalorización de Residuos del Mármol para la Construcción de Terraplenes de Carretera" (REMISACO), que va a permitir emplear este residuo industrial, denominado marmolina, en la construcción de terraplenes y rellenos de tierras para su empleo en Obra Civil. Los resultados del estudio son extrapolables a cualquier relleno de tierras.

Es la primera vez que se ha realizado un test a escala real con un terraplén de carretera formado por tramos en los que hay sólo terreno natural que alternan con otros en los que hay terreno natural y polvo de mármol, y un último tramo con terreno natural, polvo de mármol y cal. Estas aportaciones mejoran las propiedades del producto final.

Los excelentes resultados de este trabajo de investigación tienen un impacto medioambiental positivo muy relevante, puesto que permite dar un uso adecuado a un residuo inerte que, de otra forma, hay que almacenarlo en un vertedero. Esto permitiría dar un uso a las aproximadamente 125.000 toneladas de marmolina que cada año se llevan a los vertederos.

El proyecto RESIMACO permite avanzar en la aproximación de los resultados de investigación al uso potencial de estos resultados en conglomerantes comerciales

De hecho, dar una solución medioambientalmente adecuada a la marmolina fue uno de los objetivos prioritarios de la Mesa Sectorial de la Piedra Natural constituida en 2018 por la Generalitat Valenciana y la Asociación de la Comunidad Valenciana “Mármol de Alicante” en el marco del Plan Estratégico de la Industria Valenciana 2018/23 y su Plan Sectorial del Mármol, cuyo objetivo era mejorar la competitividad del sector en la Comunidad Valenciana y adaptarlo a los cambios globales que exigen las nuevas condiciones de los mercados. 

Se trata de un proyecto financiado por la Agencia Valenciana de Innovación y la Unión Europea a través del Programa Operativo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Comunidad Valenciana.

Sistema innovador para estabilizar los terraplenes 

Habitualmente en las carreteras se realiza la estabilización del suelo mediante un conglomerante, normalmente cal y/o cemento, que dota al terreno de las características mínimas necesarias para su utilización. El uso de estos suelos estabilizados es muy amplio, aunque la mejora de bases de carreteras y la construcción de terraplenes son los más extendidos. Esta técnica permite emplear el suelo existente en la obra, lo que evita su eliminación y transporte a vertedero, así como la extracción y traslado a esa misma obra de los suelos con propiedades adecuadas que los sustituirían. 

El empleo del residuo industrial generado en el corte y pulido de roca ornamental como método de estabilización de suelos en la construcción de terraplenes y rellenos de tierras para su empleo en Obra Civil había dado unos magníficos resultados de laboratorio. Solo faltaba la aplicación a escala real, que ha sido el objeto de este estudio.

Hasta ahora, cuando en un proyecto se traza una carretera sobre suelos arcillosos de baja calidad, suelen mejorarse mediante la adición de un porcentaje de cal o cemento. El experimento incorporando polvo de mármol a esta mezcla de suelo arcilloso, a la que se puede incorporar también cal o cemento, repercute en una mejora de las propiedades resistentes del producto final respecto al conseguido mezclando únicamente el suelo y cal o cemento.

Proceso de investigación

Hasta llegar a este resultado tan positivo se han realizado multitud de ensayos y pruebas en laboratorio. En primer lugar, para la caracterización del residuo de polvo de mármol. Después, para determinar cómo variaban las propiedades de resistencia y deformación de los terrenos naturales cuando se les añadía diferentes proporciones de polvo de mármol. Y, por último, cómo influía añadir polvo de mármol a un suelo estabilizado con cal o cemento. Dentro de estas pruebas se ha estudiado también cómo afecta el tipo de suelo al que se le añade la marmolina, pues no afecta igual a todo tipo de terreno natural.

Una vez realizado el estudio de laboratorio, se ha ejecutado un terraplén a escala. Con la colaboración del Ayuntamiento de Pinoso. El terraplén a escala se hizo en tres tramos diferentes, uno con terreno natural, otro con terreno natural y polvo de mármol y un último tramo con terreno natural, polvo de mármol y cal. Sobre este terraplén experimental se han hecho muchos ensayos de compactación, resistencia y deformabilidad.

Particularidades del material

El material empleado en el proyecto procede tanto de los acopios de residuos de varias empresas de elaboración de roca ornamental como del utilizado en la regeneración paisajística que está llevando a cabo la Asociación Mármol de Alicante, institución colaboradora del proyecto, en una antigua cantera de arcilla en Novelda. Al material usado en el proyecto se le denomina marmolina, que es el residuo procedente de las operaciones de corte y pulido de la roca ornamental. Es un material inerte de grano muy fino (casi todo inferior a 0.08 mm) cuya composición principal es carbonato cálcico.

Buenos resultados 

Los efectos de las pruebas experimentales muestran que el polvo de mármol tiene un efecto positivo en las propiedades resistentes y en la deformabilidad del terreno natural. La magnitud de este efecto depende del tipo de terreno natural al que se añade la marmolina. En algunos casos la adición del polvo de mármol supone un incremento porcentual considerable de la resistencia del suelo, mientras que en otros su efecto es más limitado.

El mayor efecto se ha obtenido cuando se utiliza como aditivo a un suelo mejorado con cal, en este caso la mezcla de suelo arcilloso, polvo de mármol y cal tiene unas características considerablemente mejores que únicamente suelo arcilloso y cal.

La Unidad Técnica de Economía Circular y Sostenibilidad del Instituto Tecnológico del Textil (AITEX) ha aportado su experiencia en el ámbito de la economía circular aplicada al residuo de la roca ornamental y está realizando una valoración de la reducción del impacto ambiental al emplear la marmolina en la construcción de terraplenes de carretera.

Un equipo con experiencia

El grupo de investigación de Ingeniería del Terreno y sus Estructuras de la Universidad de Alicante denominado INTERES está formado por el profesor titular de Universidad en el Área de Ingeniería del Terreno del Departamento de Ingeniería Civil, José Luis Pastor Navarro; el Catedrático de Universidad en el Área de Ingeniería del Terreno del Departamento de Ingeniería Civil; Roberto Tomás Jover; el Profesor Titular  de Universidad en el Área de Ingeniería del Terreno del Departamento de Ingeniería Civil, Miguel Cano González; el Profesor Titular de Universidad en el Área de Ingeniería del Terreno del Departamento de Ingeniería Civil, Adrián Riquelme Guill; el Técnico de Laboratorio del Departamento de Ingeniería Civil, David Cano Giménez; y el Investigador predoctoral Ingeniero Civil por la Universidad de Santa Cruz de la Sierra (Bolivia) y Máster en Ingeniería Geológica por la Universidad de Alicante, Erick Gutiérrez Villarroel.