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Ventajas

Informe de la Universidad de Granada

La adicción* de GeoSilex® reduce la huella de carbono del cemento en un 30%

Emisiones del cemento: 750 grs. CO2/kg de cemento.

Captación del CO2 del GeoSilex®: 255 grs. de CO2/kg

*En proporción 1 a 1.

 

Adición de Ca(OH)2 en hormigones

Desde el inicio del uso del cemento Portland como material de construcción sustituto de los cementantes tradicionales a base de cal, se comprobó un comportamiento mecánico mejor pero, otras propiedades reológicas (plasticidad, trabajabilidad…) eran notablemente inferiores. Tal merma, según distintos trabajos de investigación*, podía ser corregida con la adicción de cal hidratada, que aunque en un principio se observaba una disminución de la resistencia, a largo plazo, la resistencia mecánica aumentaba de forma continua, por la capacidad de la cal hidratada de carbonatarse.

 

Tales estudios de principios del S.XX así como otros más recientes demuestran una serie de ventajas en la adicción de cal hidratada a cementos Portland:

  1. Incremento de la plasticidad y trabajabilidad de la pasta fresca.
  2. Otorga un elevado Ph en la fase portlandita, lo que contribuye a la estabilidad química del cemento a largo plazo, contribuyendo a su durabilidad.
  3. Los cristales de portlandita (Ca(OH)2) actúan como obstáculo a la propagación de fracturas.
  4. La elevada capacidad de retención de agua de la cal hidratada favorece un lento secado lo que propicia un mejor fraguado hidráulico.
  5. El hidróxido de calcio tiene propiedades cementantes ya que al carbonatarse en presencia de CO2 puede disolverse rellenando fracturas, lo que favorece la estabilidad estructural.

* Ver por ejemplo Knuepfer, C.A. & Houk, L.D. 1915. Effect produced on Portland cement by the addition of hydrated lime. Amour Institute of Technology, USA.

 

 

Ventajas sostenibles

El proceso tradicional de obtención de cal hidratada conlleva un considerable coste energético y emisiones de CO2 a la atmosfera. Sin embargo, el 80% de hidróxido de calcio que compone el GeoSilex® se obtiene por una ruta no convencional según las siguientes reacciones:

 

1. En primer lugar, el carburo de calcio se genera en un arco eléctrico a partir de óxido de calcio y coque (carbón) a una temperatura de 2.000 - 2.500 ºC:

    CaO+3C → CaC2+CO

2. Posteriormente el carburo cálcico se hidrata, según la reacción:

    CaC2+2H2O → C2H2+Ca(OH)2

En ésta última se desprende acetileno (C2H2) y se genera CaO. El óxido de calcio se hidrata formando una pasta de hidróxido de calcio, que se suele almacenar en balsas como residuo. El reciclado de dicho residuo (pasta de cal) es una alternativa de gran valor añadido con un gran potencial para la captación de gases de efecto invernadero como el CO2.

Las pastas de cal de carburo contienen cristales nanométricos de Ca(OH)2 (portlandita) y agua además de otras impurezas, que se eliminan (oxidan) mediante un tratamiento patentado por Trenzametal S.L y la Universidad de Granada (PCT-ES 2010/070294). Este tratamiento permite convertir las cales de carburo en un producto mejorado, de gran valor añadido y que forma la base del GeoSilex®, material de excelentes prestaciones (reología, moldeado, trabajabilidad y facilidad de puesta en obra) y enorme capacidad de captación de CO2, y con gran potencial como material cementante, sin ninguno de los inconvenientes que podrían presentar inicialmente las cales de carburo sin optimizar.

La reacción entre CO2 (gas) el Ca(OH)2 del GeoSilex® en medio acuoso (carbonatación) da como resultado la formación de CaCO3 que actúa como agente cementante. La reacción global de carbonatación de la cal puede sintetizarse como sigue:

    Ca(OH)2(s)+CO2(g) → CaCO3(s)+H2O(aq)+74kJ/mol

Lo que significa que la carbonatación de 1 Tm de hidróxido de calcio ocasiona la fijación como carbonato de calcio de 0,59 Tm de CO2 atmosférico.

Teniendo en cuenta que la industria del cemento es responsable de la emisión de 5-8% del CO2 antropogénico**, la sustitución de una parte del cemento de un mortero o un hormigón por GeoSilex® implica una notable reducción de las emisiones de CO2 y del coste energético de dicho elemento de construcción. Pero, además, la carbonatación del hidróxido de calcio presente en el GeoSilex® una vez puesto en obra y expuesto al CO2 atmosférico, contribuye a fijar dicho gas de efecto invernadero como carbonato cálcico (material cementante).

 

** USGS Commodity Statistics and Information: Cement http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2010-cemen.pdf: Gartner EM (2004) Cement Concrete Res 34:1489-1498; Damtoft JS, Lukasik J, Herfort D, Sorrentino D, Gartner EM (2008) Cement Concrete Res 38:115-127.

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