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Perspectivas e investigaciones de áridos reciclados procedentes de residuos de construcción y demolición
Por
María Pilar DE LUXÁN y Fernando DORREGO Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSICI Grupo de "Patrimonio Sostenible, Morteros y Residuos"
Revista
del Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Madrid |
1.
Los materiales secundarios
La
creciente sensibilización en el uso de los recursos disponibles lleva a
considerar potencialmente a cualquier producto o residuo industrial como un
nuevo material secundario. Las actividades del Instituto de Ciencias de la
Construcción Eduardo Torroja (IETcc- CSIC) (Grupo de "Patrimonio
Sostenible, Morteros y Residuos") en este campo plantean su
aprovechamiento en aplicaciones como: materia prima; adiciones a morteros u
hormigones; áridos; nuevos materiales y productos. Y han sido objetivo de
estudio los siguientes materiales: cenizas volantes; humo de sílice; escorias;
polvo de pulimento; yeso químico; escombros, RCDs y otros (arcillas...). La
política de reutilización de los materiales secundarios procedentes de las
demoliciones debe partir de un proyecto de demolición adecuado, en el que se
prevean de antemano sus aplicaciones, lo que llevará consigo una
preclasificación y la retirada ordenada, por tipologías, de los materiales
residuales (madera, hierro y acero, hormigón, vidrio, y otros). Junto a ello
debe estar aparejada una planificación y adaptación del empleo que
proporcione cauces de viabilidad al reciclado de los materiales, sea cual fuere
su origen y tipología.
Tabla 1 - Residuos en Europa
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Los datos bibliográficos sobre demolición señalan que el hormigón supone las tres cuartas partes de los residuos de demolición, lo que indica la importancia de su estudio y la búsqueda de soluciones prácticas para su reciclado.
Según datos recabados en Europa los Residuos de Construcción y Demolición (RCDs) suponen de 0,7 a 1 Tm por habitante y año, cifras que dependen de la fecha y las fuentes de información consultadas en cada caso, pero que podrían indicar un orden de magnitud. Asimismo los datos recogidos sobre el volumen de residuos en Europa se estiman en los valores de la Tabla 1.
En la Comunidad de Madrid se estima que al año se generan 1000 Kg de escombro por habitante (T. Larena, 2003). En el Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición (PNRCD) (2001 ‑ 2006) los datos son menos favorecedores y señalan para la Comunidad de Madrid una producción de residuos, procedentes principalmente del sector de la construcción y demolición, en 1670 Kg / habitante / año.
En él se incluye el estudio llevado a cabo por la Comunidad de Madrid, según el cual, la composición de los denominados RCDs que llegan a vertedero presenta los contenidos de la Tabla 2. En relación al consumo de áridos en España se estima un total de 430 millones Ton / año, de los que 379 se destinan a la construcción (datos de la Confederación Nacional de la Construcción, 2004). En este computo, la proporción de áridos reciclados supone un 2 %.
Este
tema tratado desde un punto de vista general ha sido objeto del libro Demolición
y reutilización de estructuras de hormigón (1997), en el que se basa parte de
este trabajo, especialmente en su capítulo 8 que se centra en el hormigón y
sus derivados como origen de los residuos, y en sus aplicaciones y reutilización
como materiales de construcción en su función de áridos, como es el caso del
antiguo Arsenal de Venecia en Italia.
2.
Breve reseña histórica
El
reciclado de morteros como áridos data de épocas antiguas y se constata la
reutilización de morteros de cal triturados, empleados para la confección de
los nuevos conglomerantes, en edificios históricos y monumentos.
P. J. Nixon realizó en 1978 una revisión sobre el hormigón con áridos reciclados como árido para la fabricación de hormigones, señalando la época en torno a la Segunda Guerra Mundial como el momento en el que aparecen los primeros documentos extensos sobre el empleo en el hormigón de áridos producto de la demolición de edificios, centrándose fundamentalmente en los escombros de ladrillos.
En estos años el Comité Técnico RILEM TC 37 DRC "Demolición and Reuse of Concrete" elaboró documentos sobre "Recycled Concrete as an Aggregate for Concrete" según describe E. K. Lauritzen como presidente.
En los años sucesivos el debate y sus realizaciones sobre el reciclado de los RCDs han hecho que estos áridos sean una realidad en el mercado.
3.
Investigaciones y actividades sobre RCD en el IETcc (CSIC)
La
experiencia española sobre el reciclado de residuos sólidos y su aplicación
como áridos es reciente, cubriendo principalmente su aplicación en la
construcción de subbases de carreteras y rellenos. Actualmente se encuentra ya
instalada, desde el año 2001, la primera planta fija industrial para el
reciclado de residuos procedentes de la construcción y de la demolición de
Madrid. Las primeras investigaciones concernientes a esta planta se realizaron
en el Instituto C. C. Eduardo Torroja (IETcc - CSIC) a partir del año
1996 por el Grupo "Patrimonio Sostenible, Morteros y Residuos" con
varios proyectos de investigación (CDTI / EUREKA, Comunidad de Madrid, PROFIT,...)
enfocados a transformar los residuos y escombros de construcción en nuevos
productos con características y propiedades adecuadas para su reutilización
como áridos. Y, finalmente, con la participación en el proyecto BRITE ‑
EURAM "ETN Recycling in construction: Industrial and Materials
Technologies -The use of recycled materials as aggregates in the
construction industry" (1998 - 2000), con un total de 29 países y
bajo la coordinación de Desmyter & Vincke (Bélgica).
Tabla 2 - Composición de los RCDs en la Comunidad de Madrid
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Los resultados de las primeras investigaciones dieron lugar al levantamiento de una planta piloto para el reciclado de estos materiales (abril 1996) y, a nivel científico, de un Proyecto de Fin de Carrera en ingeniería y una Patente. Las características de los áridos reciclados en esta planta piloto se describen a continuación en el apartado 6. Más tarde, y tras numerosos avatares y trámites (Declaración del Impacto Ambiental, nuevas instalaciones, maquinaria, etc.) y el tesón de la empresa NAC3, S.A., la planta ya es una realidad y posee una utilidad pública manifiesta (Figs. 1 y 2).
Esta actividad científica del IETcc - CSIC se recoge textualmente en el texto publicado en el BOE n. 166 (junio 2001) Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición (PNRCD) (2001 ‑ 2006) en los siguientes términos:
"... hay que plantearse una política de gestión ambiental más ambiciosa que ponga el acento en la selección en origen, reutilización y reciclaje de estos residuos, algo que es posible técnicamente según algunos proyectos experimentales llevados a cabo, como el de la Planta Piloto de la Comunidad Autónoma de Madrid, donde se ha desarrollado, en coordinación con el CSIC una tecnología basada en la clasificación de los RCDs y su tratamiento diferenciado según su composición y donde se ha logrado un árido de calidad".
Planteamiento
general del reciclado de los RCDs
El
reciclado de residuos sólidos es un tema debatido en los últimos años a
nivel internacional. Sin embargo se encuentra con numerosos aspectos que hay aún
que debatir y resolver y a falta del marco adecuado, legal y técnico,~que
avale su amplia reutilización.
La situación actual de la legislación de la Comunidad Europea no tiene en consideración de forma directa las aplicaciones y el reciclado de los residuos, es decir, el uso de materiales secundarios como materias primas en otros procesos no se prescriben en la Directiva de Productos de la Construcción. La política reguladora ha tenido en cuenta sobre todo los aspectos medioambientales y el impacto de los residuos en su entorno. Desde 1991 las Directivas señalan ya la necesidad del reciclado y la reutilización, requiriendo vías de mercado y comercialización entre los Estados Miembros para solventar el problema de los residuos.
H. P. Barth (1994) señala que para que las empresas puedan contribuir a la reutilización de los residuos se debe crear un ámbito en el que confluyan las siguientes condiciones:
Aceptación en el mercado a nivel público y privado.
Regulaciones.
Cooperación entre la industria de la construcción y las autoridades.
Apertura de la industria de la construcción a la entrada de estos materiales.
Entre las primeras dificultades del reciclado se encuentran la heterogeneidad de los materiales de partida y el desconocimiento que se tiene, en la mayoría de las ocasiones, de los orígenes y procedencia de los residuos. Cuanto más homogéneos sean los escombros que se producen más facilidad hay en su reutilización y que a su vez se puede llevar a cabo con mayores garantías, tal es el caso de las carreteras y de los hormigones, ya sean de estructuras o de piezas diversas.
En el momento presente los áridos se destinan a aplicaciones que no requieren un alto nivel de calidad, pero la evolución creciente del desarrollo tecnológico de su procesado y de su control de calidad permitirá en un futuro próximo alcanzar un nivel equiparable con los áridos naturales. La rapidez de este proceso natural se verá motivada por la escasez de recursos naturales y por las dificultades de extracción de áridos de canteras debido a mayores controles medioambientales. No obstante, no se trata de un camino de competencias, sino de necesidades y soluciones. El reciclado ha de incentivarse tomando medidas adecuadas que canalicen su empleo, regulando y controlando su calidad. Al mismo tiempo deben incrementarse las investigaciones que ofrezcan soluciones al reciclado, así como nuevas vías de aplicación de los materiales de construcción reciclados, contribuyendo al desarrollo y prolongación de su ciclo de vida.
B. P. Simons y col. (1994) indican algunos aspectos que incentivarían el reciclado, cabe citar entre ellos la creación de un amplio mercado, donde tengan la debida aceptación los áridos reciclados y la necesidad, también, de un uso incentivado de los áridos reciclados, al menos con la elaboración de directrices sobre la aplicación directa en las obras públicas, acompañado de una aplicación rigurosa de la reglamentación sobre los vertidos de escombros, estableciendo tasas convenientes.
Además, la regeneración de residuos no entraña, en principio, problema en el vertido de inertes, necesarios en el propio vertedero para obtener una adecuada compactación de materiales y desechos de origen diverso. Hoy por hoy el reciclado lleva consigo una selección en la entrada de planta y también en el proceso de regeneración de áridos, lo que permite disponer de material residual suficiente para cubrir esta función de consolidación del vertedero. Sin embargo, una reutilización integral progresiva de lo que ahora es desechado disminuirá esta necesidad de relleno, al rebajar el volumen de vertido indiscriminado.
El Plan Estratégico sobre los residuos de construcción y demolición contempla cinco líneas temáticas, en las que hay que desarrollar actuaciones por parte de la Comunidad Europea y por los Estados Miembros, tal como se resume a continuación:
TEMÁTICA GENERAL
Refuerzo en la legislación y regulaciones de control
Monitorización
Definiciones
Información (A las autoridades, compilación de datos...)
PREVENCIÓN
Programas de educación y de información, que ayuden a la prevención en la generación de residuos.
Diseño y planificación
Medidas en la construcción para la reutilización *Análisis del ciclo de vida
SEPARACIÓN
Garantía en la separación de materiales
TRATAMIENTO
Sistemas de aseguramiento de la calidad Tratamiento tecnológico
Requerimientos legales para tratamiento de procesos
Normas sobre comportamiento MERCADO
Papel de organizaciones públicas
4.1.
Producción del árido reciclado (plantas)
Las
plantas de producción de áridos reciclados a partir de hormigón de demolición
incluyen también el tratamiento para materiales con origen diverso e
incorporan varios tipos de machacadoras, cribas, mecanismos transportadores y
equipos para la eliminación de contaminantes, desde el punto de vista de la
producción de áridos. La selección y complejidad de la planta depende del
grado de procesamiento necesario, que viene determinado por la aplicación
concreta del material final. Así, si el destino de éste es un nuevo hormigón
(para el que el producto reciclado deberá tener un contenido máximo de
materiales cerámicos o similares entre 5 y 10 %) el diseño del proceso es
diferente del que requiere la producción de un material para relleno o para
subbases en firmes para carreteras, donde pueden incluirse otros materiales. En
cualquier caso, los finos se procesan por separado.
Existe abundante bibliografía sobre la adecuación de este tipo de plantas, y de su diseño y maquinaria. Se puede decir que las plantas para el reciclado tienen básicamente los mismos elementos que las instalaciones de producción de áridos naturales, y sólo requieren además electroimanes para la separación del acero. En general se prefieren sistemas en seco ya que, en otro caso, el proceso se complicaría, tanto desde el aspecto de la ingeniería del proceso como del económico.
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Tabla 3 - Propiedades de los materiales reciclados que deben cumplir las exigencias de las normas nacionales o europeas (EN) |
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Las plantas se pueden clasificar en:
1) Plantas de la generación: Carecen de elementos que puedan eliminar otros contaminantes que el acero.
2) Plantas de 2' generación: Basadas en el esquema de disposición de las anteriores pero añadiendo sistemas mecánicos o manuales de eliminación
de contaminantes previos al machaqueo, limpieza y clasificación del producto machacado, por vía seca o húmeda. Son las más extendidas en el reciclado de hormigón.
3) Plantas de 3" generación: Dirigidas a una reutilización prácticamente integral de otros materiales secundarios, considerados como contaminantes de los áridos regenerados.
Básicamente se pueden distinguir entre:
Plantas fijas.
Plantas móviles o semi-móviles.
5. Propiedades y campo de aplicación de los áridos reciclados
Propiedades
El
documento RILEM TC 121 DRG recoge una serie de propiedades que deben tenerse en
cuenta en los materiales reciclados para su uso en hormigón de acuerdo con las
especificaciones de las normas correspondientes, según se expone en la Tabla
3.
La presencia de contaminantes en los áridos reciclados debe evaluarse para controlar los efectos sobre el nuevo hormigón o al producto a que vayan destinados. En la Tabla 4 se presentan diversas proporciones de contaminantes que se estima que provocan un descenso del 15 % en la resistencia en el hormigón. La presencia de yeso puede provocar fenómenos expansivos. Éste tiende a concentrarse en las fracciones finas, siendo en ellas su presencia más perjudicial que cuando se trata de partículas más gruesas, debido a su mayor reaccionabilidad al aumentar la finura. La presencia de cloruros requiere un lavado de los áridos reciclados cuando se encuentra en límites superiores a los permitidos en los restantes componentes del hormigón.
Ni el vidrio, ni las cantidades de fábrica de ladrillo y cerámica inferiores al 10 % tienen influencia significativa. La arcilla y los suelos en general son de fácil eliminación. En las especificaciones del documento RILEM TC 121 DRG se proponen límites a los distintos contaminantes según sea el hormigón de procedencia de los áridos reciclados (Tabla 4). En cualquier caso no puede admitirse la presencia de hormigón de cemento aluminoso.
Tabla 4 - Valores indicativos de los contenidos de diferentes tipos de contaminantes que confieren una influencia perjudicial
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Campos de aplicación de los áridos reciclados
Aplicación en carreteras como material de bases y subbases, aglomerados o no.
Aplicaciones en diversos tipos de relleno, mejoras de suelos y mezclas drenantes
6. Caracterización de los áridos reciclados en la planta piloto
La caracterización de los áridos obtenidos en la planta piloto de reciclado de residuos se enfocó atendiendo a su posible contenido en contaminantes y al cumplimiento de normativas vigentes para su uso como Arena de Miga y como Zahorra Artificial, de acuerdo con el PG3 y el PCTG del Ayuntamiento de Madrid.
El origen de los materiales suministrados a la planta para su tratamiento era el de los escombros de la ciudad de Madrid, en los que se había realizado una selección en origen para evitar materiales ajenos y contaminantes. Además la selección en origen permitía elaborar mezclas apropiadas para obtener áridos reciclados de calidad. Las mezclas se elaboraron con materiales de distinto origen (hormigón, pétreos, ladrillos) y con distintas fracciones granulométricas (Fig. 3).
Los resultados de la caracterización efectuada se exponen en la Tabla 5 y su adaptación a la normativa citada en la Tabla 6. Además se obtuvieron sucesivamente las curvas granulométricas completas para comprobar su adecuación en la distribución de cada uno de los tamaños (Fig. 4).
Tabla 5 - Características de los áridos reciclados obtenidos en la Planta piloto de la Comunidad de Madrid (proyecto CDTI)
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Tabla 6 - Adaptación de la normativa PG3 y PCTG (Ayuntamiento de Madrid) a los áridos reciclados (Proyecto CDTI)
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