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Ciencia & Tecnología

Escoria de cobre se utilizaría como material de construcción

Este residuo peligroso, que actualmente se deposita en celdas de seguridad, se podría aprovechar como componente para mortero (mezcla de cemento, agua y arena).

Palmira, 15 de julio de 2020Agencia de Noticias UN-

Los metales pesados de la escoria quedan atrapados en las cadenas de los geles que se forman cuando reacciona el cemento. Fotos: Yessica Dayana Díaz.

Proceso de mezcla para elaborar los morteros.

Escoria de cobre vista desde un microscopio electrónico de barrido.

Cuadro de conceptos clave para el desarrollo del proyecto.

Lingotes de cobre procesados por la empresa Bronalco Ltda.

Prototipo de ladrillo con el que se empezarían los ensayos como material de construcción.

La escoria de fundición de cobre, además de ser viable para morteros, también se puede utilizar como puzolana, un material que se puede mezclar con el cemento sin modificar sus propiedades.

Así lo dio a conocer Yessica Dayana Díaz, estudiante de la Maestría en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira y principal investigadora del estudio, dirigido por el profesor Luis Octavio González, también de la Institución, con el apoyo de los doctores Marilda Barra y Diego Aponte, docentes de la Universidad Politécnica de Cataluña.

Existen dos tipos de escoria: la primaria, que queda del proceso de extracción directa de las minas de cobre, y la secundaria, después de reciclar la chatarra de cobre y fundirla. Este residuo, catalogado como peligroso debido a su lixiviación de metales pesados, se lleva a celdas de seguridad, un terreno donde lo depositan, regularmente entre capas de concreto. En tales condiciones, dicho terreno ya no se puede usar para otras actividades como la agricultura, por ejemplo.

Por eso los investigadores buscaron inmovilizar este residuo y aprovecharlo para material de construcción. “La inmovilización es un método físico y químico mediante el cual se solidifica y estabiliza un material que puede tener reactivos y ocasionar problemas al ambiente”, explicó la investigadora Díaz. En ese sentido, el objetivo principal es aislar los metales pesados del residuo para disminuir su potencial contaminante.

En el proceso, primero se molió la escoria, se caracterizó la materia prima y se elaboraron muestras de morteros para analizarlas técnica y ambientalmente.

En este proceso se debe tener un tiempo de curado para que se den las reacciones químicas necesarias de manera que el material tenga la resistencia ideal y la escoria quede encapsulada. Después de hacer los morteros se realizaron otros ensayos técnicos y ambientales.

Las evaluaciones se hicieron según las normas ASTM C311 y ASTM C618 para material puzolánico, y para el análisis ambiental y de mezclas para mortero se utilizó la normatividad americana EPA 1311 y la europea, EN 12457-2.

Según los resultados, la composición química de la escoria es similar a la del cemento en cuanto a los óxidos requeridos para que un material sea clasificado como puzolana. También presentó una amorficidad del 45,8 %, considerada alta, lo que significa que es reactiva, característica indispensable para las puzolanas.

Por otro lado, se encontró que el contenido de lixiviado de plomo de la escoria sola es de 826 miligramos por litro, una cantidad muy elevada. Sin embargo, cuando se hicieron los morteros, bajó hasta 0,03 miligramos por litro y la norma americana permite hasta 5 mg, lo que indica que se logró el objetivo de encapsular este metal pesado que, según los investigadores, era lo más preocupante.

Ahorra y contamina menos

Otro de los beneficios de utilizar la escoria de cobre para morteros es que aporta hasta un 15,8 % más de resistencia en la mezcla cuando se sustituye desde un 12 hasta un 43 % de arena. Además los materiales peligrosos quedan aislados del ambiente, ya que la escoria queda encapsulada tanto física como químicamente, sin riesgo de “desencapsularse”.

“Como los metales pesados ya reaccionaron con la matriz, con componentes del cemento y quedaron encadenados, entonces la única manera de desencadenarlos es hacer otro proceso químico”, explica la investigadora Díaz.

Utilizada como material puzolánico, se puede usar en el proceso de molienda del clínker, que es la materia prima con la que se hace el cemento, y brinda un ahorro energético y monetario, además de reducir la huella de carbono.

Así mismo, procesar la escoria para aprovecharla en estas aplicaciones representaría menos costos para las empresas, pues solo se necesitaría disminuir el tamaño de las partículas. Hoy se pagan alrededor de 2.000 pesos por kilogramo para su disposición, y cada mes se generan toneladas.

El siguiente paso de los investigadores será elaborar adoquines y ladrillos para ensayarlos como materiales de construcción.

Según algunos estudios, por cada tonelada de cobre producido se generan 2,2 toneladas de escoria. En Colombia, en los últimos años se han desarrollado grandes proyectos de exploración, gracias a los cuales se han inscrito importantes proyectos mineros en departamentos como Chocó, Antioquia y Nariño.

Esta investigación también fue apoyada por el Sena Tecnoparque, el Sena Centro de la Construcción y Bronalco Ltda., empresa de Palmira (Valle) que aportó la escoria de cobre necesaria.

(Por: fin/PAGA/MLA/LOF
)
N.° 690

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