El estudiante de ingeniería química Ka Fung Wong mira el registro de datos, que se utiliza para recopilar datos de sensores enterrados debajo de la parcela de prueba de hormigón. Crédito:WSU
Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington han creado una alternativa sostenible al hormigón tradicional utilizando cenizas volantes de carbón, un producto de desecho de la generación de electricidad a base de carbón.
El avance aborda dos problemas ambientales importantes a la vez al hacer uso de los residuos de la producción de carbón y al reducir significativamente el impacto ambiental de la producción de hormigón.
Xianming Shi, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de WSU, y el estudiante de posgrado Gang Xu, han desarrollado una fuerte, Concreto duradero que utiliza cenizas volantes como aglutinante y elimina el uso de cemento ambientalmente intensivo. Informan sobre su trabajo en la edición de agosto de la revista, Combustible .
Reduce la demanda de energía, emisiones de efecto invernadero
Producción de hormigón tradicional, que se hace combinando cemento con arena y grava, contribuye entre el cinco y el ocho por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo. Eso es porque el cemento el ingrediente clave del hormigón, requiere altas temperaturas y una enorme cantidad de energía para producir.
Ceniza voladora, el material que queda después de que se quema el polvo de carbón, mientras tanto, se ha convertido en un importante problema de gestión de residuos en los Estados Unidos. Más del 50 por ciento de las cenizas volantes terminan en vertederos, donde puede filtrarse fácilmente al entorno cercano.
Si bien algunos investigadores han utilizado cenizas volantes en concreto, no han podido eliminar los métodos de calentamiento intenso que tradicionalmente se necesitan para hacer un material fuerte.
"Nuestro método de producción no requiere calentamiento ni el uso de cemento, "dijo Xu.
Ka Fung Wong, Estudiante de ingeniería química de WSU, señala los sensores que están enterrados debajo de la parcela de prueba de hormigón. Crédito:WSU
Ingeniería molecular
Este trabajo también es significativo porque los investigadores están utilizando materiales de tamaño nanométrico para diseñar hormigón a nivel molecular.
"Para hacer avanzar de manera sostenible la industria de la construcción, necesitamos utilizar la capacidad 'ascendente' de los nanomateriales, "dijo Shi.
El equipo usó óxido de grafeno, un nanomaterial descubierto recientemente, manipular la reacción de las cenizas volantes con agua y convertir las cenizas volantes activadas en un material fuerte similar al cemento. El óxido de grafeno reordena los átomos y las moléculas en una solución de cenizas volantes y activadores químicos como el silicato de sodio y el óxido de calcio. El proceso crea una cadena de moléculas de calcio-aluminato-silicato-hidrato con átomos fuertemente unidos que forman una red de polímero inorgánico más duradero que el cemento (hidratado).
Ayuda a las aguas subterráneas, mitiga las inundaciones
El equipo diseñó el hormigón de cenizas volantes para que sea permeable, lo que significa que el agua puede pasar a través de él para reponer el agua subterránea y mitigar el potencial de inundaciones.
Los investigadores han demostrado la resistencia y el comportamiento del material en parcelas de prueba en el campus de WSU bajo una variedad de condiciones de carga y temperatura. Todavía están realizando pruebas de infiltración y recopilando datos utilizando sensores enterrados bajo el hormigón. Eventualmente esperan comercializar la tecnología patentada.
"Después de más pruebas, nos gustaría construir algunas estructuras con este hormigón para que sirvan como prueba de concepto, "dijo Xu.
