Uso de la ceniza de cáscara de almendra en la fabricación de geopolímeros

Abstract

[ES] Actualmente, una de las industrias que más acciones realiza no compatibles con el desarrollo sostenible es la del cemento Portland ya que su fabricación requiere un gran consumo de energía y el uso de combustibles fósiles. Además, los altos volúmenes de CO2 emitidos en la producción del cemento Portland son cada vez más preocupantes y causantes de aproximadamente entre el 5-7% del total de la emisión de dicho gas de efecto invernadero. Por este motivo, son muchos los estudios que buscan alternativas amigables con el medio ambiente que puedan minimizar estos factores. Entre ellos está la investigación del uso de conglomerantes activados alcalinamente que permiten la reutilización e incorporación de residuos de diversos orígenes y puede minimizar tanto las emisiones de CO2 como también el consumo de energía. Los conglomerantes de activación alcalina o geopolímeros están compuestos por un precursor sólido de naturaleza silico-aluminosa (generalmente un residuo industrial o agrícola) que se activan mediante una disolución acuosa de elevada alcalinidad (silicatos sódicos/potásicos e hidróxidos sólidos/potásicos). Los constituyentes de la disolución activadora son reactivos químicos comerciales de elevado impacto medio ambiental. El presente trabajo tiene como finalidad utilizar la ceniza de cáscara de almendra (ABA) procedente de la industria agrícola como fuente de potasio para la elaboración del activador alcalino. Para estudiar la viabilidad de la ABA como activador alcalino en primer lugar se ha hecho una caracterización físico-química del residuo. Posteriormente, se realizan pastas y morteros activados alcalinamente utilizando la ABA como fuente de potasio para preparar el activador alcalino con distintas dosificaciones. Se estudian las resistencias mecánicas de los morteros y se realiza la caracterización microestructural de las pastas. Los resultados se comparan con los obtenidos cuando se utiliza como activador alcalino el producto comercial KOH. En todos los casos el material escogido como precursor ha sido la escoria de alto horno. Como conclusión del presente trabajo se puede afirmar que al utilizar la ceniza de cáscara de almendra como activador alcalino se obtienen características mecánicas superiores a los alcanzados por el reactivo químico comercial. El presente estudio de investigación abre una puerta a la reutilización de esta ceniza de biomasa, así como supone el inicio de un estudio que puede ampliarse en varias direcciones como son el uso de otros precursores, estudio del ciclo de vida de los conglomerantes con ABA o estudios de durabilidad entre otros.

[EN] Currently, one of the industries that carries out the most actions that are not compatible with sustainable development is the Portland cement industry where the cement manufacturing requires a large consumption of energy and the use of fossil fuels. In addition, the high volumes of CO2 emitted in its productions are worrying and causing approximately 5-7% of the total emission of said greenhouse gas. For this reason, many studies are looking for environmentally friendly alternatives that can minimize these factors. Among them is the investigation of the use of alkaline-activated binders that allow the reuse and incorporation of waste from various sources and can minimize both CO2 emissions and energy consumption. The alkaline or geopolymer activation binders are composed of a solid precursor of silico-aluminous nature (generally an industrial or agricultural residue) that are activated by an aqueous solution of high alkalinity (sodium / potassium silicates and solid / potassium hydroxides). The constituents of the activator solution are commercial chemical reagents of high environmental impact. The purpose of this work is to use almond shell ash (ABA) from the agricultural industry as a source of potassium for the preparation of the alkaline activator. To study the viability of ABA as an alkaline activator, a physical-chemical characterization of the residue has been done first. Subsequently, alkaline activated pastes and mortars are made using ABA as a source of potassium to prepare the alkaline activator with different dosages. The mechanical resistance of the mortars is studied, and the microstructural characterization of the pastes is carried out. The results are compared with those obtained when the commercial product KOH is used as an alkaline activator. In all cases the material chosen as a precursor has been blast furnace slag. As a conclusion of the present work, it can be affirmed that when using the almond shell ash as an alkaline activator, mechanical characteristics superior to those achieved by the commercial chemical reagent are obtained. The present research study opens a door to the reuse of this biomass ash, as well as the beginning of a study that can be expanded in several directions such as the use of other precursors, study of the life cycle of conglomerates with ABA or durability studies among others.