Por Virginia Hernández Aguirre – Jefe de Ingeniería de Control de Procesos (vha@mi.cartigas.com.uy)
Entre el 16-20 de setiembre, en la ciudad de Praga, República Checa, ¡ciudad de las 100 torres!, y con un excelente marco para una actividad académica de excelencia, se desarrolló el 15º Congreso Internacional de Química del Cemento (ICCC2019).
Con un total de 664 inscriptos, más de 400 trabajos de investigación publicados, 206 de los cuales fueron presentados por sus investigadores, en tres salones en simultáneo.
El foco estuvo puesto en bajar la emisión de CO2 ya que el 8 % de la emisión mundial hoy proviene de las plantas de cemento y se estima un crecimiento para el 2050 de entre un 16 % y 24 %.
Debemos fabricar cementos con menor huella de carbono, pero como esto no es sencillo y el costo es alto, se propone trabajar en:
• Recuperar el calor de los residuos para aumentar la eficiencia energética y a su vez valorizar los residuos
• Aumentar el uso de combustibles alternativos: para el 2050 se esperan sustituciones de entre 30-60%, aunque se necesita buena infraestructura para el manejo de residuos y existen fuertes diferencias regionales y de legislación)
• Bajar el factor de clínker: esto depende fuertemente de la disponibilidad de recursos alternativos (calizas, arcillas calcinadas, escorias, cenizas)
A largo plazo, según Martín Schneider (Alemania), será indispensable capturar el CO2, existe una fuerte oposición a almacenarlo en la tierra, en Europa el mar del Norte tiene potencial e infraestructura. Se necesita soporte de las partes interesadas, repensar los procedimientos existentes, y el marco regulatorio.
Bodil Wihelmsson (Suecia) dice que se necesitan acciones realmente transformadoras en las industrias emisoras de CO2 para alcanzar el acuerdo climático de París y propone sustituir los combustibles por electricidad no fósil para que la ganancia ambiental sea significativa. El consumo de energía disminuye debido al menor volumen de gas a calentar y la limpieza de los gases de salida sería mayor debido a la eliminación de los volátiles de los combustibles. Las técnicas de calentamiento eléctrico que muestran potencial son: calentamiento por microondas, antorchas de plasma, calcinación instantánea con calentamiento eléctrico, combustión de hidrógeno y una combinación de las técnicas mencionadas.
Sean Monkman (Canadá) presentó un trabajo de captura y utilización de CO2 del horno de cemento para producir hormigón más sostenible. El CO2 es licuado y transportado a plantas de hormigón elaborado, y se inyecta en la mezcla de hormigón donde forma nano partículas de CaCO3 con impacto beneficioso en la hidratación del hormigón.
Karen Scrivener dice: necesitamos bajar el clínker (CK), pero el CK da las resistencias tempranas. Sin dudas el reemplazo de CK con materiales cementicios suplementarios (SCM) es una de las estrategias más exitosas para reducir la huella de carbono del cemento pórtland, como contrapartida estos materiales tienen una cinética de hidratación más lenta que hace necesaria una activación mecánica, térmica o química.
Al respecto se presentaron muchos trabajos de investigación sobre cementos con distintas adiciones y distintas concentraciones de las mismas y su efecto en las propiedades físico –mecánicas y reológicas; efecto de distintos aditivos para potenciar propiedades, mecanismos de acción y sus interacciones.
Elegimos para comentar un trabajo presentado por Rachel Reiver (Francia) sobre el efecto de la trietanolamina (TEA) en cemento con adición de cenizas volantes. Las cenizas volantes tienden a retrasar ligeramente la hidratación del cemento a edad temprana, el TEA puede compensar en parte el retraso debido a su acción de aceleración sobre la hidratación del cemento. Sin embargo, una cantidad excesiva de este aditivo induce un fuerte retraso. La dosis óptima de TEA identificada parece mayor para el cemento mezclado con cenizas volantes que para el cemento normal, aunque hay menos clínker. Esto podría explicarse por la diferente adsorción de la molécula en estos materiales. Al combinar el análisis del estado de dispersión de la pasta y la reactividad química, este estudio permitió identificar diferentes modos de acción de TEA sobre cemento con adición de cenizas volantes.
También se percibe un interés creciente en el uso de una combinación de dos materiales cementicios suplementarios con cemento en mezclas ternarias, a largo plazo el hormigón se desempeña mejor. Para las mezclas ternarias que contienen escoria, las combinaciones con cenizas volantes o humo de sílice se han estudiado durante mucho tiempo, mientras que las combinaciones con metakaolín son comparativamente pocas. El efecto de agregar materiales es complejo, pero los beneficios se relacionan con refinamiento de la estructura de los poros, cambia el ensamblaje de la fase hidrato y aumenta la capacidad de unión de iones de la pasta. Debido a las sinergias que se producen con las mezclas ternarias, se pueden mejorar muchas propiedades. Pero las interacciones dependerán de sus cantidades relativas en la mezcla y las interacciones cambian con el tiempo, a medida que avanza la hidratación.
Se destacó la participación en el congreso del investigador Prof. Edgardo Irassar (Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires, Olavarría, Argentina) quien con su equipo presentó tres trabajos de investigación y obtuvo reconocimiento especial dentro de los 7 mejores posters con su trabajo sobre cemento con adición de arcilla illítica calcinada y material calcáreo.
Se le prestó mucha atención al uso de arcillas activadas en los cementos con adiciones ya que hay cantidades importantes en el planeta comparado con la escoria y las cenizas (cantidades acotadas).
Se pidió trabajar en las normas de cemento que están muy desactualizadas frente a los cambios tecnológicos, técnicas de análisis nuevas con nuevos equipos no tenidas en cuenta en normativa, tener en cuenta el desempeño, a modo de ejemplo, para el ensayo de resistencia se utiliza agua fija y hay diferencias importantes en función de las condiciones de curado.
Para ir cerrando, ya no se habla de cemento normal u OPC (por sus siglas en inglés, ordinary portland cement): el camino está marcado hacia los cementos compuestos y la optimización de su diseño constituye la clave para alcanzar su máximo desempeño, balanceando todos los requerimientos (maximizar el contenido total de adiciones, limitar la pérdida de resistencia a edade temprana y compensar los cambios reológicos con el uso de aditivos, entre otros).
No quedan dudas necesitamos cooperar en toda la cadena de valor: menos clínker en el cemento, menos cemento en el hormigón, y un uso inteligente del hormigón en la construcción.
Tomo las palabras de John Provis: “La pregunta no es cuánto cemento puedo reemplazar sino, qué es lo mejor que puedo hacer con los materiales que dispongo”.