Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington han creado una alternativa sostenible al concreto 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 haciendo uso de los desechos de producción de carbón y reduciendo significativamente el impacto ambiental de la producción de concreto.
Xianming Shi, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de WSU, y el estudiante graduado Gang Xu, han desarrollado un concreto fuerte y duradero que utiliza cenizas volantes como aglutinante y elimina el uso de cemento ambientalmente intensivo. Informan sobre su trabajoen la edición de agosto de la revista combustible .
Reduce la demanda de energía, las emisiones de efecto invernadero
La producción de concreto tradicional, que se realiza 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. Esto se debe a que el cemento, el ingrediente clave en el concreto, requiere altas temperaturas y una enorme cantidad de energía paraProduce.
Las cenizas volantes, el material que queda después de quemar el polvo de carbón, mientras tanto, se ha convertido en un problema importante de gestión de residuos en los Estados Unidos. Más del 50 por ciento de las cenizas volantes terminan en vertederos, donde pueden filtrarse fácilmente en el entorno cercano.
Si bien algunos investigadores han usado cenizas volantes en el 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 ningún cemento", dijo Xu.
ingeniería molecular
Este trabajo también es significativo porque los investigadores están utilizando materiales de tamaño nano para diseñar concreto a nivel molecular.
"Para avanzar de manera sostenible en la industria de la construcción, necesitamos utilizar la capacidad 'de abajo hacia arriba' de los nanomateriales", dijo Shi.
El equipo utilizó óxido de grafeno, un nanomaterial recientemente descubierto, para 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 reorganiza átomos y moléculas en una solución de cenizas volantes yactivadores químicos como el silicato de sodio y el óxido de calcio. El proceso crea una cadena de moléculas de hidrato de silicato de aluminato de calcio con átomos fuertemente unidos que forman una red de polímeros inorgánicos más duradera que el cemento hidratado.
Ayuda a las aguas subterráneas, mitiga las inundaciones
El equipo diseñó el concreto 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 inundación.
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 recolectando datos usando sensores enterrados debajo del concreto. Eventualmente esperan comercializar eltecnología patentada.
"Después de más pruebas, nos gustaría construir algunas estructuras con este concreto para que sirvan como prueba de concepto", dijo Xu.
La investigación fue financiada por los Centros de Transporte Universitarios del Departamento de Transporte de EE. UU. Y la Oficina de Comercialización de WSU.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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