Un equipo de la UNLP y la UNCPBA testea el uso de materiales de descarte de la industria maderera y minera para la fabricación de materiales para la construcción de baja densidad, alta porosidad, carácter inerte y resistencia, y con una interesante diversidad de aplicaciones.

 

Si uno de los tres cerditos del cuento hubiese hecho su casa de arcilla y aserrín, hubiese acaso el lobo podido soplarla y así comérselo. Pero si el cerdito hubiese conocido el desarrollo realizado por investigadores del Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica (CETMIC, Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP-CONICET–CICPBA) y la UNCPBA, hubiese usado esos elementos para obtener un material de construcción de altísima calidad, liviano, aislante térmico y acústico, y el lobo quedaría sin cena.

Pero el agregado de arcillas y aserrín no sólo redunda en productos para la construcción: la baja densidad, alta porosidad, el carácter inerte y resistencia de los agregados livianos desarrollados a partir de aserrín y arcillas abren la puerta a una interesante diversidad de aplicaciones: desde geotécnicas y tratamiento de aguas a la jardinería e hidroponía, pasando por los novedosos techos verdes.

Sobre los materiales desarrollados, Anabella Mocciaro -ingeniera química e investigadora del CETMIC- explica que “los agregados cerámicos livianos son pellets fabricados a partir de arcillas plásticas y otros materiales orgánicos que son calcinados en hornos rotatorios. El gas liberado queda atrapado en la estructura del pellet, obligando a los mismos a expandirse (o hincharse) produciendo gránulos de cerámica con poros, ligeros y con buena resistencia al aplastamiento”.

Para arribar a la exitosa fórmula, los investigadores pusieron el foco en la amplia disponibilidad de una variedad de arcillas denominadas lutitas provenientes del destape de las canteras de caliza en Olavarría, Provincia de Buenos Aires, explotadas para la elaboración del cemento Portland. Se trata de rocas sedimentarias finamente estratificadas, formadas a partir de sedimentos de arcilla y limo, se originan en ambientes donde se deposita mucho sedimento fino, como el fondo de lagos, mares o cuencas de ríos. En particular, las lutitas del Sistema de Tandilia en la zona de Sierra Bayas, en la región de Olavarría, presentan una composición mineralógica predominante de cuarzo y minerales arcillosos.

Al evaluar en el laboratorio las principales propiedades físicas, la estructura de poros y la resistencia mecánica de agregados porosos obtenidos a partir de distintos tratamientos térmicos encontraron que las fases mineralógicas presentes en dos tipos de lutitas (illita y clorita) contribuyeron a la formación de fases cristalinas y fase vítrea, necesaria para atrapar los gases y generar una propiedad muy interesante: la porosidad. Así, en un primer estadio del desarrollo, comprobaron que las arcillas resultaban una materia prima potencialmente viable para elaborar agregados livianos y generar así productos con valor agregado.

La fluorescencia de rayos X, la espectroscopia de emisión, la difracción de rayos X y la espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier fueron algunas de las técnicas empleadas para la caracterización de las arcillas.

Productos a medida y de alta calidad

Además de la caracterización, el equipo de investigadores realizó una suerte de mapeo de las propiedades que adquiere el material de acuerdo al tratamiento térmico que se le realiza, ya que la temperatura a la que se llevan las lutitas y el tiempo que se aplica el tratamiento modifica el producto final: cuanto mayor es la porosidad alcanzada en el material, menor es su densidad, pero a la vez disminuye la resistencia a compresión. De este modo, el conocimiento generado permite seleccionar el tratamiento adecuado que otorgará al material las características necesarias para la aplicación tecnológica para la que se usará el agregado, y que –cabe resaltar- alcanzan la calidad de los productos similares que existen en el mercado.

En una segunda etapa, los investigadores exploraron el resultado de agregar aserrín al material obtenido cuando se utilizaba una lutita como principal materia prima. Buscaron evaluar la eficacia de este residuo de la industria maderera, como agente formador de poros para obtener agregados. Los resultados obtenidos demostraron que el aserrín es un adecuado agente formador de poros para obtener agregados livianos, mejorando la porosidad obtenida respecto a los agregados elaborados únicamente con lutita. Los nuevos materiales fueron agregados livianos, con un interior negro poroso, corteza rojiza y propiedades similares a un agregado liviano comercial.

Respecto de potenciales aplicaciones de los nuevos materiales, “los agregados cerámicos presentan varias aplicaciones dependiendo de la densidad y el tamaño de los pellets. En el ámbito de la construcción civil, tienen un gran potencial para el desarrollo materiales eficientes energéticamente como placas o baldosas que por la incorporación de estos agregados mejoran sus propiedades de aislación térmica. Además, se pueden utilizar en la fabricación de hormigones livianos conformados por las vías de construcción tradicionales o por impresión 3D”, resume la Dra. Mocciaro

Otra aplicación interesante es el tratamiento de aguas residuales: “Los agregados cerámicos se pueden utilizar para la eliminación de distintos contaminantes de residuos agrícolas (nitrógeno, pesticidas, etc.) y, a su vez, en hidroponía como drenaje de aguas superficiales y regulador de humedad”, agrega la científica.

Potencial para la industria

Los investigadores consideran que “es necesario seguir trabajando para optimizar el empleo del agente formador de poros, evaluando factores como el porcentaje o el tamaño de partículas del aserrín incorporado, en la búsqueda de alcanzar un espesor de corteza, tamaño de poros y propiedades aún más cercanos al agregado comercial”.

Actualmente, en el equipo están estudiando la incorporación de aceite industrial usado y también aceite de cocina en lugar de aserrín para generar la estructura porosa dentro de los agregados. Pensando en transferir el diseño y la tecnología de fabricación del material a la industria para su explotación comercial, la Dra. Mocciaro expresa que “existen grandes posibilidades con la industria cementera, que sería un adoptante natural de esta tecnología debido a que las lutitas son descarte de canteras de esta industria”.

Así, las investigaciones que se vienen desarrollando apuntan a un producto nuevo, de alto valor agregado y con altas prestaciones, que aprovecha los subproductos de otros procesos industriales y que evitaría el uso de otros recursos naturales no renovables.

El equipo

El equipo de trabajo del CETMIC de la Universidad Nacional de La Plata que lleva adelante la línea es el de Materiales Cerámicos Tradicionales y de Interés Tecnológico y se encuentra conformado por Susana Conocini, Nicolás Rendtorff, Diego Richard y Florencia Hernández, profesores adjuntos de la Facultad de Ciencias Exactas, y Anabella Mocciaro, docente adjunta de la Facultad de Ciencias Exactas y de la Facultad de Ingeniería de la UNLP.

Las investigaciones sobre las arcillas fueron realizadas en colaboración con Cecilia Martinefsky, Edgardo Irassar y Alejandra Tironi, miembros del CIFICEN sede Olavarría, dependiente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires.

Los trabajos que dan cuenta del desarrollo son “Elaboración y caracterización tecnológica de agregados porosos a partir de lutitas de la provincia de Buenos Aires, Argentina” y “Agregados livianos a partir de lutita y aserrín”.

Fuente: Investiga – Agencia CyT UNLP.