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Articulo de referencia

Reciclaje de hormigón

Hormigón procedente de un edificio siendo enviado a una trituradora portátil. Este es el primer paso en el reciclaje del hormigón. Triturando hormigón desde un aeródromo El reci...

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Hormigón procedente de un edificio siendo enviado a una trituradora portátil. Este es el primer paso en el reciclaje del hormigón.
Triturando hormigón desde un aeródromo

El reciclaje de hormigón consiste en el aprovechamiento de los escombros procedentes de la demolición de estructuras de hormigón . El reciclaje es más económico y ecológico que el transporte de escombros a un vertedero . [ 1 ] Los escombros triturados pueden utilizarse como grava para carreteras, revestimientos , muros de contención, grava para paisajismo o como materia prima para hormigón nuevo. Los trozos grandes pueden utilizarse como ladrillos o losas, o incorporarse al hormigón nuevo en las estructuras, un material denominado urbanita . [ 2 ] [ 3 ]

economía circular

El hormigón es un material excelente para construir edificios duraderos y energéticamente eficientes. Sin embargo, incluso con un buen diseño, las necesidades humanas cambian y se generarán posibles residuos. [ 4 ]

El hormigón puede considerarse residuo según la decisión 2014/955/UE de la Comisión Europea para la Lista de Residuos bajo los códigos: 17 (residuos de construcción y demolición, incluido el suelo excavado de sitios contaminados) 01 (hormigón, ladrillos, tejas y cerámica), 01 (hormigón) y 17.01.06* (mezclas de, fracciones separadas de hormigón, ladrillos, tejas y cerámica que contienen sustancias peligrosas) y 17.01.07 (mezclas de, fracciones separadas de hormigón, ladrillos, tejas y cerámica distintas de las mencionadas en 17.01.06). [ 5 ] Se estima que en 2018 la Unión Europea generó 371.910 mil toneladas de residuos minerales de construcción y demolición, y cerca del 4% de esta cantidad se considera peligroso. Alemania, Francia y el Reino Unido fueron los tres países más contaminantes, con 86.412 mil toneladas, 68.976 y 68.732 mil toneladas de residuos de construcción generados, respectivamente. [ 6 ]

En el contexto de una economía circular, la forma más eficiente de utilizar el hormigón una vez cumplido su propósito inicial puede no estar clara. Entre los factores a considerar se incluyen la calidad del material recuperado, así como los requisitos técnicos o normativos. [ 7 ]

Actualmente, en la Unión Europea no existe un criterio de fin de residuo para los materiales de hormigón. Sin embargo, diferentes sectores han propuesto alternativas para los residuos de hormigón y su reutilización como materia prima secundaria en diversas aplicaciones, incluida la propia fabricación de hormigón. [ 8 ]

Reutilizar

La reutilización de bloques en su forma original, o cortándolos en bloques más pequeños, tiene un impacto ambiental aún menor; sin embargo, actualmente existe un mercado limitado. Los diseños de construcción mejorados que permiten la reutilización de losas y la transformación de edificios sin demolición podrían aumentar este uso. Las losas de hormigón alveolares son fáciles de desmontar y su luz suele ser constante, lo que las hace idóneas para su reutilización. [ 4 ]

Otros casos de reutilización son posibles con piezas de hormigón prefabricado: mediante demolición selectiva, dichas piezas pueden desmontarse y recogerse para su posterior uso en otras obras. Los estudios muestran que los planes de reconstrucción y reensamblaje de unidades de construcción (es decir, la reutilización de hormigón prefabricado) son una alternativa para un tipo de construcción que protege los recursos y ahorra energía. Especialmente los materiales de construcción duraderos, resistentes y de alto consumo energético, como el hormigón, pueden prolongarse en su ciclo de vida mediante el reciclaje. Las construcciones prefabricadas son requisitos previos para construcciones que necesariamente pueden desmontarse. En el caso de una aplicación óptima en la estructura del edificio, se estima un ahorro de costes del 26%, un complemento lucrativo para los nuevos métodos de construcción. Sin embargo, esto depende de varios pasos a seguir. [ 9 ] La viabilidad de esta alternativa aún debe estudiarse, ya que la logística asociada al transporte de piezas pesadas de hormigón podría tener un impacto negativo en la operación, tanto en términos de coste como de huella de carbono. Además, la constante evolución de las normativas sobre nuevas construcciones en todo el mundo puede exigir estándares de calidad más elevados para los elementos constructivos e impedir el uso de elementos antiguos que puedan considerarse obsoletos.

Reciclaje

Los escombros de hormigón se envían habitualmente a vertederos para su eliminación, pero el reciclaje está aumentando debido a una mayor conciencia ambiental, cambios en la normativa y las leyes, y beneficios económicos. El hormigón se puede recuperar: se tritura y se reutiliza como árido en nuevos proyectos. [ 4 ]

La recuperación de hormigón reduce la explotación de recursos y los costes de transporte asociados, además de disminuir la cantidad de residuos en vertederos. Sin embargo, tiene poco impacto en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que la mayoría de las emisiones se producen durante la fabricación del cemento. Actualmente, la mayor parte del hormigón recuperado se utiliza para la subbase de carreteras y proyectos de ingeniería civil. [ 10 ]

El método más común para reciclar hormigón seco y endurecido consiste en la trituración. El material de entrada puede ser hormigón devuelto que aún está fresco (húmedo), procedente de camiones hormigonera, residuos de producción en una planta de prefabricados o residuos de demolición. La fuente más importante son los residuos de demolición, preferiblemente preclasificados después de la demolición. [ 4 ] Las plantas de procesamiento específicas suelen producir áridos de mayor calidad. Se utilizan cribas para lograr el tamaño de partícula deseado y eliminar la suciedad, las partículas extrañas y el material fino del árido grueso. [ 11 ] [ 4 ]

El producto final, el agregado de hormigón reciclado (RCA), tiene forma angular, superficie más rugosa, menor gravedad específica (20%), mayor absorción de agua y pH superior a 11; este pH elevado aumenta el riesgo de reacciones alcalinas. [ 4 ] La menor densidad del RCA generalmente aumenta la eficiencia del proyecto y reduce el costo de la obra; el RCA produce mayor volumen por peso (hasta un 15%). [ 10 ] Sus propiedades físicas lo convierten en el material preferido para aplicaciones como la base y la subbase de carreteras. Esto se debe a que los agregados reciclados suelen tener mejores propiedades de compactación y requieren menos cemento para su uso en subbases. Además, generalmente es más económico obtenerlo que el material virgen. [ 4 ]

Cemento

El hormigón pulverizado puede sustituir al fundente en los hornos de arco eléctrico . El proceso produce cemento reactivado como subproducto. Los hornos necesitan fundente (normalmente cal) para purificar el acero. Si la escoria restante se enfría rápidamente al aire, se convierte en cemento Portland . Esta técnica también reduce significativamente las emisiones de CO₂ en comparación con los métodos convencionales. [ 12 ]

Aplicaciones

Las principales aplicaciones comerciales son:

  • La capa base de agregados (base de la carretera), o los agregados sin tratar utilizados como base para el pavimento de la carretera, es la capa subyacente (debajo del pavimento) que proporciona una base estructural para el pavimentado. [ 13 ]
  • Agregado para concreto premezclado, mediante la sustitución del 10 al 45 % de los agregados vírgenes con una mezcla de cemento, arena y agua. Dado que el RCA contiene cemento, las proporciones de la mezcla deben ajustarse para lograr los requisitos estructurales deseados, como trabajabilidad, resistencia y absorción de agua. [ 4 ]
  • Estabilización del suelo, con la incorporación de agregados reciclados, cal o cenizas volantes en material de subrasante de calidad marginal utilizado para mejorar la capacidad portante de dicha subrasante. [ 13 ]
  • Pipe bedding: serving as a stable bed or firm foundation in which to lay underground utilities. Some countries' regulations prohibit the use of RCA and other construction and demolition wastes in filtration and drainage beds due to potential contamination with chromium and due to pH impacts.[4][13]
  • Landscape materials: Includes boulder/stacked rock walls, underpass abutment structures, erosion structures, water features, retaining walls.[13]

Cradle-to-cradle challenges

Circularity of Concrete: Cradle-to-Cradle design

The applications developed for RCA so far are not exhaustive, and many more uses are to be developed as regulations, institutions and norms find ways to accommodate construction and demolition waste as secondary raw materials in a safe and economic way. However, considering the purpose of having a circularity of resources in the concrete life cycle, the only application of RCA that could be considered as recycling of concrete is the replacement of natural aggregates on concrete mixes. All the other applications would fall under the category of downcycling. It is estimated that even near complete recovery of concrete from construction and demolition waste will only supply about 20% of total aggregate needs in the developed world.[4]

The path towards circularity goes beyond concrete technology itself, depending on multilateral advances in the cement industry, research and development of alternative materials, building design and management, and demolition as well as conscious use of spaces in urban areas to reduce consumption.

Process

A concrete recycling plant

Re-purposing urbanite (concrete rubble pieces) involves selecting and transporting the pieces, and using them as slabs or bricks. The pieces can be shaped, for example using a chisel; this can be labor-intensive.

Crushing involves removing trash, wood and paper; removing metals such as rebar, using magnets and other devices, to be recycled separately; sorting the aggregate by size; crushing it using a crushing machine; and removing other particulates by methods such as hand-picking and water flotation.[14]

La trituración en la obra mediante trituradoras portátiles es más económica y genera menos contaminación que el transporte de material desde y hacia una cantera . Las grandes plantas portátiles pueden triturar escombros de hormigón y asfalto a una velocidad de 600 toneladas por hora. Estos sistemas suelen incluir una cinta transportadora de descarga lateral, una planta de cribado y una cinta transportadora de retorno desde la criba hasta la trituradora para volver a triturar los trozos grandes. Las trituradoras compactas y autónomas pueden triturar hasta 150 toneladas por hora y caben en espacios reducidos. Los accesorios de trituración para maquinaria de construcción, como las excavadoras, pueden triturar hasta 100 toneladas por hora y hacen que la trituración de volúmenes más pequeños sea económica. [ 15 ]

Para producir áridos limpios a partir de residuos de hormigón triturado, se requiere un desmantelamiento y demolición muy cuidadosos para mantener el hormigón alejado de otros materiales que podrían disminuir su calidad. Una vez separado, el hormigón triturado se envía a un proceso de reciclaje húmedo, donde la fracción gruesa se lava para producir áridos limpios, mientras que el residuo generado por el lavado se envía a un vertedero en forma de lodo. [ 16 ]

Usos

Grandes trozos de escombros de hormigón (urbanita) pueden usarse en muros como piedras de construcción, [ 3 ] como losas en pasarelas, [ 2 ] o como revestimientos de escollera [ 17 ] para reducir la erosión de las riberas de los arroyos. [ 18 ] Los bloques ecológicos (ecobloques) están hechos de hormigón reciclado y se utilizan para muros de contención y otras estructuras temporales, y también se han utilizado para arquitectura hostil . [ 19 ]

Los trozos pequeños se utilizan como grava para nuevos proyectos de construcción. La grava de subbase se coloca como la capa más baja de una carretera, sobre la cual se vierte hormigón o asfalto fresco. [ 20 ] La Administración Federal de Carreteras de EE. UU. puede utilizar estas técnicas para construir nuevas carreteras a partir de los materiales de carreteras antiguas. [ 21 ] Los pavimentos de hormigón se pueden romper in situ y utilizar como capa base para un pavimento asfáltico mediante un proceso llamado rubblización . [ 22 ]

El hormigón triturado libre de contaminantes puede utilizarse como materia prima (a veces mezclado con áridos naturales) para fabricar hormigón nuevo. [ 23 ]

Los materiales bien seleccionados y estéticamente agradables pueden utilizarse como piedra y mantillo para paisajismo. [ 20 ]

Los gaviones de alambre (jaulas) se pueden rellenar con hormigón triturado y apilar para formar muros de contención o muros de privacidad (en lugar de vallas).

Reciclaje químico de residuos de hormigón

Fuente: [ 24 ]

Enmienda y estabilización del suelo

La eliminación y el tratamiento inadecuados de los residuos de hormigón afectan negativamente al suelo, pero un tratamiento y reciclaje apropiados pueden utilizarse para mejorarlo y estabilizarlo. En general, las mezclas activadas con álcalis mejoran y estabilizan el suelo mediante el intercambio catiónico, las reacciones de hidratación y las reacciones puzolánicas intensificadas. Los iones Ca²⁺ en una mezcla activada con álcalis se intercambian con otros iones metálicos, disminuyendo las capas dobles eléctricas y aumentando la floculación, lo que hace que el suelo sea más granular y friable. Las mezclas activadas con álcalis mejoran el suelo al absorber el agua presente en él mediante reacciones de hidratación, lo que disminuye el contenido de agua y mejora los suelos blandos con alto contenido de humedad. Finalmente, la disociación del óxido de calcio en el agua del suelo aumenta las concentraciones de electrolitos y el pH, lo que facilita la disolución del SiO₂ y el Al₂O₃ y promueve las reacciones puzolánicas . Materiales como el cemento Portland, las cenizas volantes y la cal ya se utilizan ampliamente para mejorar y estabilizar suelos, por lo que el mismo concepto puede extenderse a los residuos de hormigón, que en sí mismos son una mezcla activada alcalinamente. En general, los estudios han demostrado que el material cementante de los residuos de hormigón que se añade a suelos débiles provoca reacciones de hidratación que aumentan el pH del suelo, la cantidad de Ca²⁺ y la cantidad de Ca(OH)₂ libre que puede reaccionar con SiO₂ y Al₂O₃ mediante reacciones puzolánicas que pueden mejorar el suelo . [ 25 ]

Producción de materiales de construcción

Los residuos de hormigón contienen abundante silicio y algo de aluminio, por lo que pueden utilizarse para sintetizar geopolímeros . Un aglutinante geopolimérico combinado con metacaolín puede producir un material con los contenidos deseados de silicio, aluminio y calcio. Se ha analizado el hormigón geopolimérico obtenido a partir de residuos de hormigón y se ha sugerido que podría utilizarse en aplicaciones que requieren hormigón de resistencia moderada, hormigón termoaislante, hormigón ligero y ladrillos o bloques. [ 26 ]

Tratamiento de agua y gas

Los residuos de hormigón ricos en compuestos de calcio alcalinos pueden utilizarse para eliminar y recuperar diversos elementos de una solución acuosa. El hormigón de desecho se ha utilizado como adsorbente para eliminar el fósforo de las aguas residuales tras la eliminación del exceso de lodos en las plantas de tratamiento de aguas residuales. [ 27 ] Los residuos de hormigón también pueden utilizarse como agente de tratamiento de gases de bajo coste. Esto ofrecería ventajas sobre el uso de agentes de tratamiento de gases convencionales, ya que los residuos de hormigón son baratos y se producen en grandes cantidades. Las investigaciones han demostrado que el hormigón de desecho puede contribuir a la adsorción de NO 2 , SO 2 y gas flúor.

Precauciones

Se han expresado preocupaciones sobre el reciclaje de hormigón pintado debido a su posible contenido de plomo. El Laboratorio de Investigación de Ingeniería de la Construcción (CERL) del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU . y otros han estudiado los riesgos y han concluido que el hormigón con pintura a base de plomo puede utilizarse de forma segura como relleno sin una cubierta impermeable, siempre que esté cubierto por tierra. [ 28 ]

Algunos experimentos demostraron que el hormigón reciclado es menos resistente y duradero que el hormigón con áridos naturales. Esto se puede remediar mezclándolo con materiales como cenizas volantes. [ 29 ]

Referencias

  1. ↑ "Inicio" . ConcreteRecycling.org . Archivado del original el 12 de abril de 2010. Consultado el 5 de abril de 2010 .
  2. 1 2 "Urbanite – Reutilización de hormigón antiguo" . ConcreteNetwork.com . Consultado el 24 de mayo de 2020 .
  3. 1 2 "Construcción Urbanita" . www.ecodesignarchitects.co.za . Archivado del original el 07-05-2021 . Recuperado el 24-05-2020 .
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible , " La Iniciativa de Sostenibilidad del Cemento : Reciclaje de hormigón", disponible en línea en: www.wbcsdcement.org (último acceso el 5 de octubre de 2021)
  5. ↑ Comisión Europea (2014). «Decisión de la Comisión de 18 de diciembre de 2014 por la que se modifica la Decisión 2000/532/CE relativa a la lista de residuos con arreglo a la Directiva 2008/98/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, 2014/955/UE». Diario Oficial de la Unión Europea .
  6. ↑ "Generación de residuos por categoría, peligrosidad y actividad según la NACE Rev. 2" . Eurostat . 29 de junio de 2021. Archivado del original el 7 de marzo de 2021. Consultado el 5 de octubre de 2021 .
  7. ↑ Nwonu, DC; Josa, I.; Bernal, SA; Velenturf, APM; Hafez, H. (2025-04-01). "CirCrete: Un marco de apoyo a la toma de decisiones basado en el rendimiento multicriterio para la gestión del final de la vida útil del hormigón" . Renewable and Sustainable Energy Reviews . 211 115232. Bibcode : 2025RSERv.21115232N . doi : 10.1016/j.rser.2024.115232 . ISSN 1364-0321 . 
  8. ↑ Tecnalia, "Protocolo de criterios para el fin de los residuos utilizados como áridos", Proyecto Cenicienta, M26, D5.5 Mayo 2021
  9. ↑ Asam, C., «Reciclaje de componentes prefabricados de hormigón: una contribución a la construcción sostenible», Instituto para la Preservación y Modernización de Edificios de la Universidad Técnica de Berlín
  10. 1 2 "La economía del hormigón reciclado" . cdrecycling.org . Consultado el 5 de octubre de 2021 .
  11. ↑ "Cómo reciclar hormigón" . cdrecycling.org . Consultado el 5 de octubre de 2021 .
  12. ↑ Irving, Michael (23 de mayo de 2024) .Un avance que se considera un "milagro absoluto" proporciona la receta para un cemento con cero emisiones de carbono . New Atlas . Consultado el 25 de mayo de 2024 .
  13. 1 2 3 4 "Ahorre dinero y reduzca el impacto ambiental reciclando concreto" . The Balance Small Business . Consultado el 5 de octubre de 2021 .
  14. ↑ "Cómo se recicla el hormigón" Archivado el 12 de abril de 2010 en Wayback Machine , ConcreteRecycling.org . Consultado el 5 de abril de 2010.
  15. ↑ "Reciclaje de hormigón" . Publicaciones asociadas de construcción. Archivado del original el 18 de julio de 2019. Consultado el 21 de febrero de 2008 .
  16. ^ Hu, Mingming; Kleijn, René; Bozhilova-Kisheva, Kossara P.; Di Maio, Francesco (1 de noviembre de 2013). «Una aproximación a la LCSA: el caso del reciclaje del hormigón» . La Revista Internacional de Evaluación del Ciclo de Vida . 18 (9): 1793– 1803. Bibcode : 2013IJLCA..18.1793H . doi : 10.1007/s11367-013-0599-8 . ISSN 1614-7502 . S2CID 110127908 .  
  17. ↑ "Diseño de revestimiento de escollera" (PDF) . Administración Federal de Carreteras . Departamento de Transporte de los Estados Unidos. pág. 19. Consultado el 12 de marzo de 2014 . 
  18. ↑ "Revestimientos de escollera" . Departamento de Recursos Naturales de Ohio, División de Suelos y Recursos Hídricos. Archivado del original el 13 de septiembre de 2016. Consultado el 12 de marzo de 2014 .
  19. ↑ Cowan, Alec; Denkmann, Libby (2 de septiembre de 2022). "Un aumento en los ecobloques indica una batalla entre el estacionamiento y los campamentos" . KUOW-FM . Consultado el 24 de junio de 2023 .
  20. 1 2 "Mercados para agregados de hormigón reciclado" Archivado el 4 de junio de 2010 en Wayback Machine , ConcreteRecycling.org . Recuperado el 5 de abril de 2010.
  21. ↑ Frederick G. Wright, Jr., "Política de materiales reciclados de la FHWA" , Administración Federal de Carreteras , 20 de noviembre de 2006. Consultado el 5 de abril de 2010.
  22. ↑ Rathmann, Chuck (28 de diciembre de 2000). "Una receta para la destrucción" . Carreteras y puentes . Recuperado el 5 de septiembre de 2012 .
  23. ↑ Naderpour, Hosein; Rafiean, Amir Hossein; Fakharian, Pouyan (marzo de 2018). "Predicción de la resistencia a la compresión del hormigón ecológico mediante redes neuronales artificiales" . Journal of Building Engineering . 16 : 213–219 . doi : 10.1016/j.jobe.2018.01.007 .
  24. ↑ Ho, Hsing-Jung; Iizuka, Atsushi; Shibata, Etsuro (2021-02-15). "Reciclaje químico y uso de varios tipos de residuos de hormigón: una revisión" . Journal of Cleaner Production . 284 124785. Bibcode : 2021JCPro.28424785H . doi : 10.1016/j.jclepro.2020.124785 . ISSN 0959-6526 . S2CID 226333571 .  
  25. ↑ Chen, Li; Lin, Deng-Fong (15 de febrero de 2009). "Tratamiento de estabilización de suelos blandos de subrasante con cenizas de lodos de depuradora y cemento" . Journal of Hazardous Materials . 162 (1): 321– 327. Bibcode : 2009JHzM..162..321C . doi : 10.1016/j.jhazmat.2008.05.060 . ISSN 0304-3894 . PMID 18579294 .  
  26. ↑ "Pulido de hormigón en Southside | Suelos de epoxi y hormigón pulido en Nueva York" . 6 de diciembre de 2022.
  27. ^ Mohara, Goro; Iizuka, Atsushi; Nagasawa, Hiroki; Kumagai, Kazukiyo; Yamasaki, Akihiro; Yanagisawa, Yukio (2011). "Recuperación de fósforo de plantas de tratamiento de aguas residuales mediante el uso de hormigón residual" . Revista de Ingeniería Química de Japón . 44 (1): 48– 55. doi : 10.1252/jcej.10we011 .
  28. ↑ "Reciclaje: una nueva perspectiva" . Publicaciones de Associated Construction. 21 de diciembre de 2014. Archivado del original el 21 de enero de 2022. Consultado el 21 de diciembre de 2014 .
  29. ↑ Rao, Akash; Jha, Kumar N.; Misra, Sudhir (2007-03-01). "Uso de agregados procedentes de residuos de construcción y demolición reciclados en hormigón". Resources, Conservation and Recycling . 50 (1): 71– 81. Bibcode : 2007RCR....50...71R . doi : 10.1016/j.resconrec.2006.05.010 .

Lecturas adicionales

  • Kumar, Prashant; Morawska, Lidia (2014). "Reciclaje de hormigón: una fuente desconocida de partículas ultrafinas" (PDF) . Atmospheric Environment . 90. Elsevier BV: 51–58 . Bibcode : 2014AtmEn..90...51K . doi : 10.1016/j.atmosenv.2014.03.035 . ISSN 1352-2310 . S2CID 17596839 .  
  • Árido de hormigón reciclado (RCA): Diagrama de flujo del proceso completo y guía de equipos
  • Asociación de Reciclaje de Materiales de Construcción
  • Escoria de horno de arco eléctrico (EAF)
  • El robot de reciclaje de hormigón ERO de Omer Haciomeroglu
  • Evaluación de la resistencia y durabilidad del hormigón con áridos reciclados.
  • Uso de áridos procedentes de residuos de construcción y demolición reciclados en el hormigón.